Nilam Chemistry Form 5

Nilam Publication Sdn. Bhd. (919810-T) Tingkat 1, No. 35, Jalan 5/10B, Spring Crest Industrial Park 68100 Batu Caves, Selangor, Malaysia. Tel/Fax: 03 - 6185 2402

All right reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrival system, or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the prior permission from Nilam Publication Sdn. Bhd. © Nilam Publication Sdn. Bhd. (919810-T), 2012

Printed by Pramaju Sdn. Bhd. No. 35, Jalan 5/10B Spring Crest Industrial Park 68100 Batu Caves Selangor Darul Ehsan

Aziz

CONTENTS Kandungan

Practice for Common Chemical Equations in SPM Chemistry Syllabus

Latihan untuk Persamaan Kimia Biasa dalam Sukatan Pelajaran Kimia SPM

1

Rate of Reaction

2

Carbon Compounds

3

Redox Reactions

4

Thermochemistry

5

Chemical for Consumers

Kadar Tindak Balas

Sebatian Karbon

Tindak Balas Redoks

Termokimia

Bahan Kimia untuk Pengguna

1–7

8 – 39

40 – 94

95 – 134

135 – 164

165 – 182

m

Publicat

n io

1

. hd

Nila

CH3COOH

HCl

H2SO4

HNO3

Asid

Acid

Pb

Zn

Al

Mg

Zn

Al

Mg

Zn

Al

Mg

Pb

Zn

Al

Mg

Metal

Logam

Metal / Logam

Acid / Asid

Kayu uji

Wooden splinter

I. Acid and base / Asid dan bes

Persamaan kimia seimbang

Balanced chemical equation

Asid

Acid

Logam

Metal

II. Preparation of salt / Penyediaan garam

1.0 CHEMICAL PROPERTIES OF ACID / SIFAT KIMIA ASID 1.1 Metal + Acid → Salt + Hydrogen / Logam + Asid → Garam + Hidrogen: Application in / Digunakan dalam:

Persamaan ion

Metal

Logam

Ionic equation

Acid / Asid

III. Rate of reaction / Kadar tindak balas

LATIHAN UNTUK PERSAMAAN KIMIA BIASA DALAM SUKATAN PELAJARAN KIMIA SPM

PRACTICE FOR COMMON CHEMICAL EQUATIONS IN SPM CHEMISTRY SYLLABUS

FORM 5 Chemistry • MODULE

Sdn. B

n Sdn.

2

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

H2SO4

HNO3

Asid

Acid

CuCO3

FeCO3

ZnCO3

Al2(CO3)3

MgCO3

CaCO3

Na2CO3

K2CO3

CuCO3

PbCO3

FeCO3

ZnCO3

Al2(CO3)3

MgCO3

CaCO3

Na2CO3

K2CO3

Logam karbonat

Metal carbonate

Air kapur

Lime water

Logam karbonat + asid

Metal carbonate + acid



Acid / Asid

Logam karbonat

Metal carbonate

Persamaan ion

Metal

Logam

Ionic equation

Acid / Asid

1.2 Metal Carbonate + Acid → Salt + Water + Carbon dioxide / Logam karbonat + Asid → Garam + Karbon dioksida I. Chemical properties of acid II. Preparation and qualitative analysis of salt III. Rate of reaction Sifat kimia asid Penyediaan dan analisis kualitatif garam Kadar tindak balas

MODULE • Chemistry FORM 5

m

Publicat

n io

3

. hd

Nila

CuCO3

CuCO3

FeCO3

ZnCO3

Al2(CO3)3

MgCO3

CaCO3

Na2CO3

K2CO3

Logam karbonat

Metal carbonate

Ii. Preparation of salt Penyediaan garam

HNO3

Asid

Acid

Alkali

Alkali

ZnO

Al2O3

MgO

CaO

NaOH

KOH

Bes

Base

Asid

Acid

I. Chemical properties of acid Sifat kimia asid

Persamaan Kimia Seimbang

Balanced Chemical Equation

Asid

Acid

Logam oksida

Metal oxide



13. Acid + Base → Salt + Water / Asid + Bes → Garam + Air

HCl

Asid

Acid

Persamaan Ion

Ionic Equation

Polysterine cup

Cawan polisterina

Iii. Thermochemistry Termokimia

Persamaan ion

Ionic equation

Asid + alkali

Acid + alkali


Sdn. B

n Sdn.

4

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

HCl

H2SO4

HNO3

Asid

Acid

CuO

FeO

ZnO

Al2O3

MgO

CaO

NaOH

KOH

CuO

FeO

ZnO

Al2O3

MgO

CaO

NaOH

KOH

CuO

PbO

FeO

Logam karbonat

Metal carbonate Persamaan kimia seimbang

Balanced chemical equation Persamaan ion

Ionic equation


m

Publicat

n io

5

. hd

Nila

Salt solution

Pb(NO3)2

*Choose one solution Pilih satu larutan

CuSO4 / CuCl2 / Cu(NO3)2

AgNO3

Larutan garam

Fe

Zn

Al

Mg

Pb

Fe

Zn

Al

Mg

Cu

Pb

Fe

Zn

Al

Mg

Metal

Logam



Larutan garam bagi logam kurang elektropositif

Salt solution of less electropositive metal

Logam lebih elektropositif

More electropositive metal

I. Electrochemistry / Elektrokimia & II. Redox / Redoks

DISPLACEMENT REACTIONS / TINDAK BALAS PENYESARAN

Persamaan Ion

Logam lebih elektropositif

Ionic Equation

Larutan garam bagi logam kurang elektropositif

Salt solution of less electropositive metal

More electropositive metal

III. Thermochemistry / Termokimia

43 42 41 40 39 38 37 36 35 34

2.0


Sdn. B

n Sdn.

6

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

AgNO3

Ba(NO3)2

Pb(NO3)2

Larutan garam i

Salt solution i

Larutan garam mengandungi garam tak terlarut

Salt solution contains anion of insoluble salt Larutan garam mengandungi garam tak terlarut

Salt solution contains cation of insoluble salt

Na2CO3

KCl

Na2CO3

Na2SO4

KI

Na2CO3

Na2SO4

NaCl

Salt solution ii

Larutan garam ii

Garam tak terlarut

Insoluble salt

Penyediaan garam tak terlarut


Salt solution contains A13+/ Pb2+

Larutan garam mengandungi A13+/ Pb2+

NaCl(aq)/Na2SO4/KI(aq)

Analisis kualitatif garam

Qualitative analysis of salt


II.

Preparation of insoluble of salt

I.

TINDAK BALAS PENGURAIAN GANDA DUA



DOUBLE DECOMPOSITION REACTION

Al

Mg

Metal

Logam

3.0

*Choose one solution Pilih satu larutan

Zn(NO3)2 / ZnCl2 / ZnSO4

Salt solution

Larutan garam

III.

Persamaan ion

Ionic equation

Campuran larutan garam yang mengandungi kation dan anion garam tak terlarut

Mixture of salt solution contains cation and zand anion of insoluble salt

Termokimia

Thermochemistry

Persamaan ion

Ionic equation


m

Publicat

n io

7

. hd

Nila

C5H11OH

C4H9OH

C3H7OH

C2H5OH

CH3OH

C6H12

C5H10

C4H8

C3H6

C2H4

C5H12

C4H10

C3H8

C2H6

CH4

Sebatian Karbon

Alkana / alkena / alkohol

Alkane / alkene / alcohol

Soot / Jelaga

Carbon Compound / Sebatian Karbon

Carbon Compound

I.


--------------------- ------------- -

Alcohol / Alkohol

Water / Air

Copper can / Tin kuprum

Thermometer / Termometer

Thermochemistry / Termokimia


II.

COMBUSTION OF CARBON COMPOUND / PEMBAKARAN SEBATIAN KARBON Carbon compound + Oxygen → Carbon dioxide +Water / Sebatian karbon + Oksigen → Karbon diosida + Air

43 42 41 40 39 38 37 36 35 34

4.0


Sdn. B

1

RATE OF REACTION Kadar Tindak Balas

Meaning of Rate of Reaction / Definisi Kadar Tindak Balas

• •

State the meaning of rate of reaction. / Menyatakan maksud kadar tindak balas. Identify observable changes to reactants and products./ Mengenal pasti perubahan kepada bahan dan hasil tindak balas

•

Specify the method of measurement involved. / Menentukan kaedah pengukuran yang terlibat. 

• • •

Plot a graph of quantity of product/reactant against time. / Melukis graf kuantiti hasil/bahan tindak balas melawan masa. Calculate the average rate of reaction. / Mengira kadar tindak balas purata. Calculate the rate of reaction at any given time from the graph. / Mengira kadar tindak balas pada masa yang diberi

•

Solve numerical problems involving: / Menyelesaikan masalah kuantitatif melibatkan: - the average rate of reaction. / kadar tindak balas purata. - the rate of reaction at any given time. / kadar tindak balas pada masa yang diberi.

yang boleh dilihat.

Measuring the Rate of Reaction / Pengukuran Kadar Tindak Balas

menggunakan maklumat daripada graf.



Factors That Affect the Rate of Reaction / Faktor yang Memberi Kesan terhadap Kadar Tindak Balas Experiment on the effect of: Eksperimen mengkaji kesan:

i. Size of the reactant

Saiz bahan

Kepekatan

Suhu

Mangkin

ii. Concentration iii. Temperature iv. A catalyst

- Draw a labelled diagram of the apparatus set-up for each experiment.

Melukis gambar rajah berlabel bagi susunan alat radas bagi setiap eksperimen.

- Describe the experiments (i) - (iv) to investigate factors affecting the rate of reaction. / Menghuraikan eksperimen (i) - (iv) bagi menyiasat faktor yang memberi kesan terhadap kadar tindak balas.

- Draw the graph for each of the experiment based on the data obtained. Melukis graf bagi setiap eksperimen berdasarkan data yang diperoleh.

- Determine the average rate of reaction and the rate of reaction at any given time from the graph. / Menentukan kadar tindak balas purata dan kadar tindak balas bagi masa tertentu daripada graf.

- Interpret the various types of graphs. / Mentafsir pelbagai bentuk graf. - Solve problems involving factors affecting rate of reaction. / Menyelesaikan masalah yang melibatkan faktor yang memberi kesan ke atas kadar tindak balas



• •

Factors Affecting the Rate of Reaction / Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas

Understand collision theory / Memahami teori perlanggaran - Activation energy, Ea and energy profile diagram / Tenaga pengaktifan, Ea dan gambar rajah profil tenaga - Effective collision / Perlanggaran berkesan - Frequency of effective collisions and rate of reaction / Frekuensi perlanggaran berkesan dan kadar tindak balas Relate collision theory with factors affecting the rate of reaction / Menghubungkan teori perlanggaran dengan faktor-

faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas - Size of reactant / Saiz bahan

-

Concentration of the reactant

- -

Temperature of reaction / Suhu tindak balas Use of catalyst / Penggunaan mangkin

Kepekatan bahan tindak balas

Explain how each factor increases the rate of reaction by increasing the number of effective collisions.

Menerangkan bagaimana setiap faktor boleh meningkatkan kadar tindak balas dengan meningkatkan bilangan perlanggaran berkesan.



Application of the Knowledge on Factors Affecting the Rate of Reaction in Everyday Activities and Industrial Processes / Aplikasi Pengetahuan mengenai Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas dalam Aktiviti Harian dan dalam Proses Industri


Meaning of Rate of Reaction / Maksud Kadar Tindak Balas 1 The rate of reaction is a measurement of the change in quantity of reactant or product against time:

Kadar tindak balas ialah pengukuran perubahan kuantiti bahan atau hasil tindak balas terhadap masa:

Perubahan kuantiti bahan/hasil Rate of reaction = Change in quantity of reactant/product / Kadar tindak balas = ––––––––––––––––––––––––––– Masa yang diambil Time taken for the change to occur

2 The change in amount of reactant or product in any reaction which is chosen for the purpose of measuring rate of reaction must be observable and measurable. The possible observable and measurable changes are:

Example/Contoh:

Chemical reaction Tindak balas kimia

Observable changes

Perubahan yang boleh diperhatikan

Method of measuring the observable changes Kaedah pengukuran perubahan yang boleh diperhatikan

Hydrochloric acid Asid hidroklorik

Decrease in mass of magnesium Pengurangan jisim magnesium

Magnesium Magnesium

Reading from the balance is recorded in every 30 seconds. Bacaan daripada penimbang direkodkan setiap 30 saat.

Reaction between magnesium and hydrochloric acid:

Hydrochloric acid

Tindak balas di antara magnesium dan asid hidroklorik:

Asid hidroklorik

Magnesium Magnesium

Increase in volume of hydrogen Peningkatan isi padu hidrogen

Water Air

Hydrogen gas is collected by water displacement in a burette. The volume of hydrogen gas collected is recorded every 30 seconds.

* This apparatus set-up can also be used to measure the increase in volume of other gases that are insoluble for example oxygen and carbon dioxide.

Gas hidrogen diperoleh dengan cara penyesaran air di dalam buret. Isi padu gas hidrogen yang diperoleh direkod setiap 30 saat.

* Susunan alat radas ini juga boleh digunakan untuk mengukur peningkatan isi padu gas lain yang tak larut seperti oksigen, hidrogen dan karbon dioksida.

n io

Sdn. B

9

. hd

Publicat

Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

m

Perubahan jumlah bahan atau hasil dalam tindak balas yang dipilih untuk mengukur kadar tindak balas mestilah boleh dilihat dan diukur. Perubahan yang boleh dilihat dan diukur adalah: a. Decrease in the mass of reactant. Pengurangan dalam jisim bahan tindak balas b. Increase in the mass of product. / Peningkatan dalam jisim hasil tindak balas c. Increase in volume of gas released. / Peningkatan dalam isi padu gas yang dibebaskan. d. Formation of precipitate as a product. / Pembentukan mendakan sebagai hasil. e. Change in pH, temperature or electrical conductivity. / Perubahan dalam pH, suhu atau kekonduksian elektrik.

Nila


Formation sulphur as a precipitate Reaction between sodium thiousulphate and hydrochloric acid:

Na2S2O3 (aq) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S(s)

Pembentukan sulfur sebagai mendakan

* Isi padu gas sulfur dioksida, SO2 tidak boleh diukur dengan cara penyesaran air kerana sulfur dioksida larut dalam air.

Sodium thiosulphate solution + sulphuric acid

X

Tindak balas di antara natrium tiosulfat dan asid hidroklorik:

* Volume of sulphur dioxide gas, SO2 cannot be measured by water displacement because sulphur dioxide is soluble in water

Larutan natrium tiosulfat + asid sulfurik

Amount of solid sulphur formed is measured by the time taken for the mark ‘X’ placed under the conical flask no longer to be seen. Jumlah pepejal sulfur yang terbentuk diukur dengan masa yang diambil untuk tanda ‘X’ yang diletak di bawah kelalang kon tidak kelihatan.

high fast 3 The rate of reaction is _________ if the reaction occurs _________ within a short period of time.

tinggi cepat Kadar tindak balas _________ jika tindak balas yang berlaku _________ dalam jangka masa yang pendek.

rendah jika tindak balas berlaku dengan __________ perlahan dalam jangka masa yang panjang. Kadar tindak balas _________

Kadar tindak balas berkadar songsang dengan masa:

low slowly within a long period of time. 4 The rate of reaction is _________ if the reaction occurs _________ 5 The rate of reaction is inversely proportional to time: 1 Rate of reaction ∝ –––––––––––– Time taken

1

/ Kadar tindak balas ∝ ––––––––––––––––– Masa yang diambil

Measuring the Rate of Reaction / Pengukuran Kadar Tindak Balas 1 The rate of reaction can be measured from the graph of decrease of amount reactant against time or increase in amount of product against time.

Kadar tindak balas juga boleh diukur daripada graf pengurangan jumlah bahan tindak balas melawan masa atau peningkatan hasil tindak balas melawan masa. Amount of reactant / Jumlah bahan tindak balas

Amount of product / Jumlah hasil tindak balas

Time / Masa

Time / Masa

2 Two ways to measure the rate of reaction / Dua cara untuk mengukur kadar tindak balas a. Average rate of reaction within a period of time. / Kadar tindak balas purata dalam suatu jangka masa. b. Instantaneous rate of reaction (rate of reaction at any given time). / Kadar tindak balas pada masa tertentu (kadar tindak balas pada masa yang diberi).

3 Average rate of reaction / Kadar tindak balas purata Increase in amount of product/decrease in amount of reactant a. Average rate of reaction = ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Time taken for the change to occur

Publica

n Sdn.

10

d. Bh

m

tio

Nil a

Peningkatan dalam jumlah hasil/penurunan dalam jumlah bahan tindak balas Kadar tindak balas purata = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Masa yang diambil untuk perubahan berlaku


b. For a reaction that involves releasing of gas in certain time interval, the average rate of reaction can be determined from the graph as follows:

Bagi tindak balas yang melibatkan pembebasan gas dalam jangka masa yang tertentu, kadar tindak balas purata boleh ditentukan daripada graf seperti berikut: Volume of gas/cm3

Isi padu gas/cm3

V3

The average rate of reaction in the first 5 minutes Kadar tindak balas purata dalam 5 minit pertama

=

The average rate of reaction for the second minute

V2

Kadar tindak balas purata bagi minit kedua

V1

=

(V3 – 0) cm3 –––––––––––––– (5 – 0) min (V2 – V1) cm3 –––––––––––––– (2 – 1) min

Time/minute 1 2 3 4 5 6 7 8

Masa/minit

4 Instantaneous rate of reaction (rate of reaction at any given time):

Kadar tindak balas pada masa tertentu (kadar tindak balas pada masa yang diberi):

a. Rate of reaction at any given time is obtained from the gradient of the graph of the amount of reactant/product against time.

Kadar tindak balas pada masa yang tertentu boleh diperoleh daripada kecerunan lengkung graf bahan/hasil tindak balas melawan masa. Volume of gas/cm3 Isi padu gas/cm3

The rate of reaction at t1 second / Kadar tindak balas pada saat t1 = The gradient of tangent to the curve at t1 / Kecerunan tangen graf pada t1 ∆y cm3 = ∆x s

∆y ∆x Time/s Masa/s

t1

EXERCISE / LATIHAN

1 An experiment is carried out to determine the rate of reaction of 20 cm3 of 0.5 mol dm-3 hydrochloric acid with excess calcium carbonate. The results are shown below. Suatu eksperimen dijalankan untuk menentukan kadar tindak balas 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm-3 dengan kalsium karbonat berlebihan. Keputusannya ditunjukkan di bawah.

Volume of CO2/cm3

Isi padu CO2 /cm3

0 0.00

15

30

45

60

75

90

105

120

135

150

165

10.00 16.00 22.00 27.00 31.50 36.00 39.50 42.00 44.00 44.00 44.00

n io

Sdn. B

11

. hd

Publicat

Masa/s

m

Time/s

Nila


Volume/cm3

50

40

30

20

10

Time/s 0

30

60

90

120

150

180

a. i. Write a chemical equation for the above reaction. Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas di atas. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Publica

n Sdn.

12

d. Bh

m

tio

Nil a

ii. State the observable and measurable changes in the experiment. Nyatakan perubahan yang boleh dilihat dan diukur dalam eksperimen ini. in volume of carbon dioxide//decrease in mass of calcium carbonate Increase ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––


iii. State the meaning of the rate of reaction for the above reaction.

Nyatakan maksud kadar tindak balas bagi tindak balas di atas.

in volume of carbon dioxide gas in one second/change in mass of calcium carbonate in one second. Change ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iv. Draw an apparatus set-up to measure rate of reaction in the reaction. Lukiskan susunan alat radas yang digunakan untuk mengukur kadar tindak balas dalam tindak balas tersebut.

Hydrochloric acid

Water

Calcium carbonate

b. Draw the graph of the volume of carbon dioxide gas collected against time. Lukiskan graf gas karbon dioksida yang terkumpul melawan masa. c. From the graph, determine: / Daripada graf, tentukan: i. the average rate of reaction in the first minute / kadar tindak balas purata dalam minit pertama. The total volume of carbon dioxide gas collected in the first minute Jumlah isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul dalam minit pertama

= ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Time taken for the change to occur

Masa yang diambil bagi perubahan untuk berlaku

27

= 60 = 0.45 cm3 s-1 ii. the average rate of reaction in the second minute / kadar tindak balas purata dalam minit kedua Total volume of carbon dioxide gas collected between first minute and the second minute Jumlah isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul dalam minit pertama dan minit kedua

= –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Time taken for the change to occur

Masa yang diambil bagi perubahan untuk berlaku

=

42 – 27 = 0.25 cm3 s-1 60

iii. the time when the reaction has completed / masa apabila tindak balas selesai 135 s Total volume of carbon dioxide collected

iv. the average rate of reaction for overall reaction

kadar tindak balas purata bagi tindak balas keseluruhannya

Jumlah isi padu gas karbon dioksida yang terkumpul

= ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Time taken for the change to occur

Masa yang diambil bagi perubahan untuk berlaku 44 = = 0.326 cm3 s-1 135

Kadar tindak balas pada masa 30 saat

= the gradient of the graph at 30 seconds Kecerunan graf pada masa 30 saat

n io

Sdn. B

m

13

. hd

Publicat

= 0.405 ± 0.1 cm3 s-1

Nila

v. the rate of reaction at 30 seconds


vi. the rate of reaction at 105 seconds

= the gradient of the graph at 105 seconds

kadar tindak balas pada masa 105 saat

Kecerunan graf pada masa 105 saat

= 0.217 ± 0.1 cm3 s-1

d. Compare the rate of reaction at 30 seconds and 105 seconds. Explain your answer.

Bandingkan kadar tindak balas pada masa 30 saat dan 105 saat. Terangkan jawapan anda. Rate of reaction at 30 seconds is higher than at 105 seconds because the concentration of hydrochloric acid ____________________________________________________________________________________________________

decreases as time increases. ____________________________________________________________________________________________________

2 Excess of zinc powder is added to 50 cm3 of 1 mol dm–3 hydrochloric acid. The volume of hydrogen gas collected and time taken are recorded. Complete the following table.

Serbuk zink berlebihan ditambah kepada 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3. Isi padu gas yang dikumpul dan masa yang diambil direkodkan. Lengkapkan jadual berikut. Volume of hydrogen/cm3 Isi padu hidrogen/cm3

Sketch of a curve for volume of hydrogen gas collected against time for the reaction between excess of zinc powder with 50 cm3 of 1 mol dm-3 hydrochloric acid. The tangents on the curve at t1, t2 and t3 are shown.

Tangent on the curve at t1, t2 and t3 respectively Tangen bagi graf pada t1, t2 dan t3

V

Lakaran graf bagi isi padu gas hidrogen yang terkumpul melawan masa untuk tindak balas di antara serbuk zink berlebihan dengan 50 cm3 asid hidroklorik 1 mol dm–3. Tangen bagi graf pada t1, t2 dan t3 ditunjukkan. 0

Write the balanced equation for the reaction. Tuliskan persamaan seimbang bagi tindak balas.

Calculate the volume of hydrogen gas collected in the experiment at room conditions.

n Sdn.

14

tio

d. Bh

Nil a

Publica

t2

t3

Time/minute Masa/minit

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Hitung isi padu gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen pada suhu bilik.

From the equation, 2 mol of HCl : 1 mol H2 0.05 mol of HCl : 0.025 mol H2 Volume of H2 = 0.025 mol × 24 dm3 mol-1 = 0.6 dm3 = 600 cm3

Compare the gradient of the curve at t1 and t2. Explain your answer.

lower The gradient of tangent on the curve at t2 is than t1. The lower than at t1. The rate of reaction rate of reaction at t2 is decreases mass as the time increases because of zinc concentration decrease of hydrochloric acid . and

Bandingkan kecerunan graf pada t1 dan t2. Terangkan jawapan anda.

m

t1

rendah Kecerunan tangen pada graf di t2 lebih ––––––––––––– berbanding di t1. rendah Kadar tindak balas di t2 lebih ––––––––––––– berbanding di t1. Kadar tindak berkurang jisim balas ––––––––––––– apabila masa meningkat kerana ––––––––––––– zink berkurang . dan kepekatan asid hidroklorik –––––––––––––


What is the gradient at t3? Explain your answer. Apakah kecerunan di t3? Terangkan jawapan anda.

zero The gradient of tangent on the curve at t3 is , the rate of zero complete . The reaction is at t3. reaction at t3 is reacted because zinc powder used is All hydrochloric acid has excess . At t3, maximum volume hydrogen gas is collected. in 600 cm3 The maximum volume of hydrogen gas collected is . sifar Kecerunan tangen bagi graf di t3 adalah ––––––––––––– , kadar tindak balas sifar lengkap di t3 adalah ––––––––––––– . Tindak balas ini ––––––––––––– di t3. Semua bertindak balas asid hidroklorik telah –––––––––––––––––––––––– kerana sebuk zink yang berlebihan . Pada masa t3, isi padu gas hidrogen digunakan adalah ––––––––––––– yang maksimum dikumpulkan. Isi padu maksimum gas hidrogen yang 600 cm3 . dikumpulkan adalah –––––––––––––

Factors that Affect the Rate of Reaction / Faktor yang Mempengaruhi Kadar Tindak Balas 1 The rate of reaction is affected by: Kadar tindak balas dipengaruhi oleh: a. b. c. d.

size of solid reactant

saiz bahan tindak balas pepejal

concentration of solution (for the reactant used in the form of solution)

kepekatan larutan (bagi bahan tidak balas yang digunakan dalam bentuk larutan)

temperature of solution at which the reaction occurs suhu larutan ketika tindak balas berlaku

presence of catalyst (for a particular reaction) kehadiran mangkin (untuk tindak balas tertentu)

n io

Sdn. B

m

15

. hd

Publicat

e. pressure of gas reactant tekanan gas bahan tindak balas

Nila

n Sdn.

16

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

# Saiz CaCO3 diubah dalam kedua-dua eksperimen. Isi padu dan kepekatan HCl ditetapkan.

# The size of CaCO3 is changed in both experiments. The volume and concentration of HCl are kept constant.

Volume of carbon dioxide gas collected in every 30 seconds –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– by water displacement in the burette ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Perubahan yang diperhatikan untuk mengukur kadar tindak balas:

Observable changes to measure rate of reaction:

Balanced equation / Persamaan seimbang: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

+ ketulan besar kalsium karbonat berlebihan

Experiment II / Eksperimen II: 20 cm3 of 0.5 mol dm–3 hydrochloric acid + excess of large calcium carbonate chips / 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3

+ ketulan kecil kalsium karbonat berlebihan

Experiment I / Eksperimen I: 20 cm3 of 0.5 mol dm–3 hydrochloric acid + excess of small calcium carbonate chips / 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3

Faktor: Saiz bahan tindak balas

Factor: Size of reactant

V

Masa/s

Time/s

(Ketulan besar CaCO3)

(Larger CaCO3 chips)

Eksperimen II

Experiment II

(Ketulan kecil CaCO3)

Experiment I / Eksperimen I (Small CaCO3 chips)

Isi padu CO2/cm3

Volume of CO2/cm3

Lakaran graf

Sketch of the graph











= 0.01 mol

padu gas hidrogen yang dikumpulkan dalam kedua-dua sama eksperimen adalah _________ kerana bilangan mol asid hidroklorik dalam eksperimen I dan eksperimen II adalah sama . _________

1 000

20 × 0.5

By the end of experiment, the volume of hydrogen gas equal collected for both experiments are _________ because number of mol of hydrochloric acid in experiments equal . / Pada akhir eksperimen, isi I and II are _________

=

dua eksperimen

The number of mole of hydrochloric acid in both experiments / Bilangan mol asid hidroklorik dalam kedua-

kalsium karbonat yang digunakan adalah berlebihan, semua bertindak balas . asid hidroklorik telah _________________

Since calcium carbonate used is in excess, all reacted hydrochloric acid has ____________ . / Oleh kerana

The rate of reaction of the small calcium carbonate chips higher . / Kadar tindak balas ketulan kecil kalsium is _________ tinggi . karbonat lebih _________

berbanding kecerunan graf bagi eksperimen II . Kadar tindak tinggi balas dalam eksperimen I lebih _________ berbanding eksperimen II.

greater The gradient of the curve for experiment I is _________ than the curve for experiment II. The rate of reaction in higher than experiment II. experiment I is _________ tinggi Kecerunan graf bagi eksperimen I lebih _________

Kesimpulan

Conclusion

2 Experiments to investigate factors that affect the rate of reaction. / Eksperimen untuk mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas.


m

Publicat

n io

17

. hd

Nila

–3

Kepekatan Na2S2O3(ak) ditukar dalam semua eksperimen. Isi padu dan suhu asid sulfurik dikekalkan.

The concentration of Na2S2O3(aq) is changed in all experiments. The volume and temperature of sulphuric acid are kept constant.

Masa yang diambil untuk tanda ̔X’ di bawah kelalang kon untuk hilang ____________ dari pandangan. Kuantiti pepejal sulfur yang terbentuk dalam setiap eksperimen adalah tetap.

Time taken for the ̔X’ sign placed under the conical flask disappear to ______________ from view. Fixed quantity of solid sulphur is formed in every experiment.



Balanced equation / Persamaan seimbang: Na2S2O3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) + –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– SO2(g) + S(s) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

3

+ 5 cm asid sulfurik 1.0 mol dm . Eksperimen diulangi empat kali menggunakan 0.2 mol dm–3 larutan natrium tiosulfat yang dilarutkan dengan isi padu air suling yang berbeza.

Experiment / Eksperimen: 45 cm3 of 0.2 mol dm-3 sodium thiosulphate solution + 5 cm3 of 1.0 mol dm-3 sulphuric acid. Experiment is repeated four more times using 0.2 mol dm-3 sodium thiosulphate solution diluted with different volume of distilled water. / 45 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3

Faktor :Kepekatan larutan

Factor: Concentration of solution

1 -1 Masa /s

1 -1 Time /s

Concentration of / Kepekatan Na2S2O3/mol dm-3

Masa/s

Time/s

Concentration of / Kepekatan Na2S2O3/mol dm-3

Lakaran graf

Sketch of the graph











tinggi kepekatan larutan natrium tiosulfat, semakin tinggi kadar tindak balas . ___________________

The higher the concentration of sodium thiosulphate solution, the higher is the rate of reaction . / Semakin

masa

1 kadar tindak balas . meningkat. ______ mewakili ___________________

masa

1 larutan natrium tiosulfat meningkat, nilai ______ turut

rate of reaction the _______________________ . / Apabila kepekatan

1 1 ______ the value of ______ time increases. time represents

As the concentration of sodium thiosulphate increases,

pendek semakin __________ masa yang diambil untuk mendakan kuning ___________________ sulfur untuk kelihatan dan lebih cepat untuk tanda ̔X’ untuk hilang.

shorter The higher the concentration, the ____________ yellow is the time taken for the ____________ sulphur precipitate ____________ to appear and the faster for the ̔X’ sign to disappear. / Semakin tinggi kepekatan,

songsang dengan masa untuk tanda tiosulfat berkadar __________ ̔X’ hilang.

Concentration of sodium thiosulphate solution is inversely ____________ proportional to time taken for the marked ̔X’ to disappear. / Kepekatan larutan natrium

lebih lama natrium tiosulfat berkurang, masa yang _____________ diperlukan untuk tanda ̔X’ hilang.

As the concentration of sodium thiosulphate solution longer decreases, the ____________ time is needed for the marked ̔X’ to disappear. / Apabila kepekatan larutan

Kesimpulan

Conclusion


Sdn. B

n Sdn.

18

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

Masa yang diambil untuk tanda ̔X’ di bawah kelalang kon untuk hilang dari pandangan. Kuantiti pepejal sulfur yang terbentuk dalam setiap eksperimen adalah tetap.

Time taken for the ‘X’ sign placed under the conical flask to disappear from view. Fixed quantity of solid sulphur is formed in every experiment.



Balanced equation / Persamaan seimbang: Na2S2O3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(c) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– SO2(g) + S(s) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

50 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3 + 5 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3. Eksperimen diulangi menggunakan 50 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3 pada suhu 35°C, 40°C, 45°C dan 50°C + 5 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3.

Experiment / Eksperimen: 50 cm3 of 0.2 mol dm-3 sodium thiosulphate solution + 5 cm3 of 1.0 mol dm-3 sulphuric acid. Experiment is repeated using 50 cm3 of 0.2 mol dm-3 sodium thiosulphate solution at 35°C, 40°C, 45°C and 50°C respectively + 5 cm3 of 1.0 mol dm-3 sulphuric acid.

Faktor: Suhu campuran tindak balas

Factor: Temperature of reaction mixture

1 -1 Masa /s

1 /s-1 Time

Temperature of / Suhu Na2S2O3/ ºC

Masa/s

Time/s

Temperature of / Suhu Na2S2O3/ºC

Lakaran graf

Sketch of the graph



Semakin tinggi suhu larutan natrium tiosulfat, semakin tinggi kadar tindak balas . ____________________

The higher the temperature of sodium thiosulphate solution, . the higher is the _______________________ rate of reaction

1 meningkat . ______ kadar tindak balas . ____________________ turut ___________ masa mewakili

1 Apabila suhu larutan natrium tiosulfat meningkat, nilai ______ masa

 As the temperature of sodium thiosulphate solution 1 1 increases . ______ increases, the value of ______ ____________ time time . represents the _______________________ rate of reaction

pendek masa yang diperlukan Semakin tinggi suhu, semakin ________ kuning ________ untuk mendakan sulfur untuk kelihatan dan semakin cepat tanda ‘X’ hilang dari pandangan.

shorter The higher the temperature, the ____________ is the time yellow taken for the ____________ sulphur precipitate to appear and the faster for the ‘X’ sign to disappear.

songsang dengan masa Suhu larutan natrium tiosulfat berkadar ________ yang diambil untuk tanda ̔X’ hilang.

inversely Temperature of sodium thiosulphate solution is _________ proportional to time taken for the ‘X’ sign to disappear.

Apabila suhu larutan natrium tiosulfat berkurang, masa yang lebih panjang diperlukan untuk tanda ̔X’ hilang dari pandangan.

As the temperature of sodium thiosulphate solution decreases, a longer time is needed for the marked ‘X’ to disappear.





Kesimpulan

Conclusion


m

Publicat

n io

19

. hd

Nila

Isi padu H2 /cm3

Volume of H2 /cm3

Lakaran graf

Sketch of the graph

Volume of hydrogen gas collected in every 30 seconds ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– by water displacement in the burette. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––


Observable changes to measure rate of reaction: Masa/s

Time/s

Eksperimen II (tanpa mangkin)

Experiment II (without catalyst)

Experiment I / Eksperimen I: Zn(s) + 2HCl(aq) CuSO4 ZnCl2(aq) + H2(g) Experiment I (with catalyst) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Eksperimen I (dengan mangkin) Experiment II / Eksperimen II: V ZnCl2(aq) + H2(g) Zn(s) + 2HCl(aq) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Balanced equation / Persamaan seimbang:

20 cm3 asid hidroklorik 0.1 mol dm–3 + 5 g butiran zink + 5 cm3 air suling

Experiment II / Eksperimen II: 20 cm3 of 0.1 mol dm-3 hydrochloric acid + 5 g of granulated zinc + 5 cm3 of distilled water

20 cm3 asid hidroklorik 0.1 mol dm–3 + 5 g butiran zink + 5 cm3 larutan kuprum(II) sulfat 0.5 mol dm–3

Experiment I / Eksperimen I: 20 cm3 of 0.1 mol dm-3 hydrochloric acid + 5 g of granulated zinc + 5 cm3 of 0.5 mol dm-3 copper(II) sulphate solution

Faktor: Mangkin

Factor: Catalyst









mangkin untuk Kuprum(II) sulfat bertindak sebagai ___________ meningkatkan ______________ kadar tindak balas di antara zink dan asid hidroklorik. Jumlah gas hidrogen yang dibebaskan sama mangkin yang digunakan tidak adalah ___________ , ___________ mempengaruhi jumlah isi padu gas yang dihasilkan.

catalyst to _________ increase Copper(II) sulphate acts as a __________ the rate of reaction between zinc and hydrochloric acid. The same total amount of hydrogen gas released is the _________, catalyst used does not affect the total volume of gas the __________ produced.

Jumlah isi padu gas hidrogen yang dibebaskan dalam tindak balas sama, v cm3 isi padu I dan II adalah ____________________ . Ini kerana ___________ kepekatan jisim dan ___________ asid hidroklorik dan ___________ zink sama digunakan dalam kedua-dua tindak balas adalah ___________ .

The total volume of hydrogen gas released in reactions I and same, v cm3 . This is because the ____________ volume II are the ____________ concentration of hydrochloric acid and ____________________ mass and ____________ of zinc used in both reactions are the same . ____________

Kuprum(II) sulfat ____________________ bertindak sebagai mangkin untuk meningkatkan ______________ kadar tindak balas di antara zink dan asid hidroklorik dalam eksperimen I.

Copper(II) sulphate _______________________ acts as a catalyst to increase ____________ the rate of reaction between zinc and hydrochloric acid in experiment I.

tinggi Kecerunan graf bagi eksperimen I lebih ___________ berbanding kecerunan graf bagi eksperimen II . Kadar tindak balas di antara tinggi zink dan asid hidroklorik dalam eksperimen I lebih ___________ berbanding dalam eksperimen II.

greater The gradient of the curve for experiment I is ____________ than curve for experiment II. The rate of reaction between higher zinc and hydrochloric acid in experiment I is ____________ than experiment II.

Kesimpulan

Conclusion


Sdn. B

n Sdn.

20

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

Volume of oxygen gas collected in every 30 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– seconds by water displacement in the burette. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––



MnO2 2H2O2 H2O + O2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Persamaan seimbang: Eksperimen I dan II

Balanced equation: Experiment I and II

100 cm3 larutan hidrogen peroksida ‘0.5 isi padu’ + 1 g serbuk mangan(IV) oksida

Experiment II / Experiment II: 100 cm3 of ‘0.5 volume’ hydrogen peroxide solution + 1 g manganese(IV) oxide powder

100 cm3 larutan hidrogen peroksida ‘0.5 isi padu’ + 0.5 g serbuk mangan(IV) oksida

Experiment I / Eksperimen I: 100 cm3 of ‘0.5 volume’ hydrogen peroxide solution + 0.5 g of manganese(IV) oxide powder

Faktor: Kuantiti / jumlah mangkin

Factor: Quantity / amount of catalyst

V

Masa/s

Time/s

Eksperimen I (0.5 g MnO2)

Experiment I (0.5 g of MnO2)

Eksperimen II (1.0 g MnO2)

Experiment II (1.0 g of MnO2)

Isi padu O2/cm3

Volume of O2/cm3

Lakaran graf

Sketch of the graph











Kuantiti ____________ mangkin tidak mempengaruhi jumlah isi padu gas yang terhasil.

quantity of catalyst does not affect the total volume The __________ of gas produced.

Jumlah isi padu gas oksigen yang dibebaskan dalam tindak balas sama, v cm3 . Ini kerana _____________ isi padu I dan II adalah _____________ dan kepekatan ____________ hidrogen peroksida yang digunakan dalam keduadua tindak balas adalah sama.

The total volume of oxygen gas released in reactions I and II same, v cm3 volume are the _______________ . This is because the __________ concentration of hydrogen peroxide used in both and _____________ reactions are the same.

Peningkatan dalam kuantiti mangkin yang digunakan akan ____________ meningkatkan kadar tindak balas. _____________

increase in the quantity of catalyst used will An __________ increase the rate of reaction. __________

tinggi Kadar penguraian hidrogen peroksida lebih __________ dalam eksperimen II, yang menggunakan 1 g serbuk mangan(IV) oksida.

The rate of decomposition of hydrogen peroxide is higher __________ in experiment II, which using 1 g of manganese(IV) oxide powder.

tinggi Kecerunan graf bagi eksperimen II lebih __________ berbanding kecerunan graf eksperimen I. Kadar penguraian hidrogen tinggi peroksida dalam eksperimen II lebih __________ berbanding eksperimen I.

greater The gradient of the curve for experiment II is __________ than the gradient of the curve for experiment I. The rate of decomposition of hydrogen peroxide in experiment II is higher __________ than experiment I.

Kesimpulan

Conclusion


m

Publicat

n io

21

. hd

Nila

V

Masa (minit/saat)

Time (minute/second)

Kecerunan lengkung

(b) The gradient of the curve

Kuantiti hasil maksimum

(a) The maximum quantity of product

Kuantiti hasil (g/mol/cm3)

Quantity of product (g/mol/cm3)



The concentration of solution



Kehadiran mangkin

The presence of catalyst





Suhu campuran tindak balas

The temperature of reaction mixture

Saiz bahan tindak balas pepejal

Kepekatan larutan



Faktor

Factor

Peningkatan dalam kuantiti mangkin yang digunakan akan meningkatkan kadar tindak balas, tinggi kecerunan graf menjadi lebih ____________ .

An increase in the quantity of catalyst chemical reaction increases the rate of reaction, greater . the gradient of the curve becomes __________

Kehadiran mangkin dalam suatu tindak balas kimia meningkatkan kadar tindak balas, tinggi kecerunan graf menjadi lebih ____________ .

The presence of catalyst in certain chemical reaction increases the rate of reaction, the greater . gradient of the curve becomes __________

tinggi Semakin tinggi suhu larutan, semakin ____________ kadar tindak balas, semakin tinggi ____________ kecerunan graf.

higher The higher the temperature of a solution, the __________ the rate of reaction, the greater __________ is the gradient of the curve.

Semakin tinggi kepekatan larutan, semakin tinggi kadar tindak balas, semakin tinggi kecerunan graf.

The higher the concentration of a solution, the higher the rate of reaction, the greater is the gradient of the curve.

tinggi Semakin kecil saiz bahan tindak balas pepejal, semakin ____________ kadar tindak balas, tinggi semakin ____________ kecerunan graf.

higher The smaller the size of a solid reactant, the __________ the rate of reaction, the greater __________ is the gradient of the curve.

Kesan ke atas kecerunan graf

Effect on the gradient of the curve

Kecerunan graf: Ia bergantung pada faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas.

The gradient of the curve: It depends on the factors that affect the rate of reaction.

tindak balas kimia tersebut.

The maximum quantity of product: It depends on the number mol of reactants react in the chemical reaction. / Kuantiti maksimum hasil: ia bergantung pada bilangan mol bahan tindak balas yang bertindak balas dalam

The size of solid reactant

b.

a.

3 The curve for graph of amount of product formed against time in a chemical reaction consists of two parts: Graf bagi kuantiti hasil tindak balas yang terbentuk melawan masa bagi suatu tindak balas kimia terbahagi kepada dua bahagian:


Sdn. B

n Sdn.

22

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

Bilangan mol bahan tindak balas / Kuantiti hasil / Faktor

Number of mol of reactant / Quantity of product / Factor

II

Powder

30ºC –3

1.0 mol dm

suhu tinggi kerana _________ campuran tindak balas dalam eksperimen I lebih _________ berbanding kecerunan graf bagi eksperimen I adalah lebih _________ tinggi eksperimen II, _________ berbanding eksperimen II.

size ⇒ The rate of reaction in experiment I and II is not affected by _________ of zinc and Volume of hydrogen gas collected concentration ______________ of sulphuric acid. ––––––––––––––––––––––––––– in every 30 seconds by water saiz zink dan Kadar tindak balas dalam eksperimen I dan II tidak dipengaruhi oleh _______ ––––––––––––––––––––––––––– kepekatan displacement in the burette. ______________ asid sulfurik. ––––––––––––––––––––––––––– higher than experiment II because the ⇒ Initial rate of reaction in experiment I is ________ higher than experiment II, temperature _______________ of reaction mixture in experiment I ________ greater gradient the _________ of the curve for experiment I is _________ than experiment II. tinggi berbanding eksperimen II Kadar tindak balas asal dalam eksperimen I lebih _________

untuk mengukur kadar tindak balas:

40ºC

1.0 mol dm–3

Suhu

Temperature

Kepekatan H2SO4

Concentration of H2SO4

eksperimen I adalah dua kali ganda Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam ______________ eksperimen II dari ______________ .

Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) –––––––––––––––––––––––––––  Compare rate of reaction: Bandingkan kadar tindak balas: + H2(g) ––––––––––––––––––––––––––– Experiment Type of Zinc Observable changes to Eksperimen Jenis zink measure rate of reaction: I Powder Perubahan yang dapat dilihat

Persamaan seimbang:

Experiment I / Eksperimen I:  Zinc is in excess in experiment I and II, the volume of hydrogen gas collected is not Excess of zinc powder + 100 cm3 affected by the quantity of zinc. of 1.0 mol dm-3 sulphuric acid at Zink adalah berlebihan dalam eksperimen I dan II, isi padu gas hidrogen yang terkumpul tidak 40ºC dipengaruhi oleh kuantiti zink. Serbuk zink berlebihan + 100 cm3  Volume of H2 collected depends on number of mol of H2SO4 asid sulfurik 1.0 mol dm–3 pada 40°C Isi padu H2 yang terkumpul bergantung pada bilangan mol H2SO4 100 × 1 Experiment II / Eksperimen II: a. Number of mol of H2SO4 in experiment I = ________ = 0.1 mol 1 000 3 Excess of zinc powder + 50 cm of –––––––––––––––––––––––– Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen I -3 1.0 mol dm sulphuric acid at 30ºC 50 × 1 b. Number of mol of H2SO4 in experiment II = ________ = 0.05 mol Serbuk zink berlebihan + 50 cm3 1 000 –––––––––––––––––––––––– Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen II asid sulfurik 1.0 mol dm–3 pada experiment I is double of ⇒ The maximum volume of hydrogen gas collected in ______________ 30°C experiment II . ______________ Balanced equation:

Eksperimen

Experiment

Time/s Masa/s

Experiment II

Experiment I

Isi padu hidrogen/cm3

Volume of hydrogen/cm3

Lakaran graf

Sketch of the graph


m

Publicat

n io

23

. hd

Nila

 Volume of CO2 collected depends on the number of mol of HCl Isi padu CO2 yang terkumpul bergantung pada bilangan mol HCl 25 × 1 a. Number of mol of HCl in experiment I = ________ = 0.025 mol 1 000 –––––––––––––––––––––––– Bilangan mol HCl dalam eksperimen I 25 × 0.5 b. Number of mol of HCl in experiment II = ________ = 0.0125 mol 1 000 –––––––––––––––––––––––– Bilangan mol HCl dalam eksperimen II 100 × 0.5 c. Number of mol of HCl in experiment III = ________ = 0.05 mol 1 000 –––––––––––––––––––––––– Bilangan mol HCl dalam eksperimen III

yang terkumpul tidak dipengaruhi oleh kuantiti kalsium karbonat.

 Calcium carbonate is in excess in experiment I, II and III, the volume of carbon dioxide gas collected is not affected by the quantity of calcium carbonate. Kalsium karbonat adalah berlebihan dalam eksperimen I, II dan III, isi padu gas karbon dioksida

.

I II III

Eksperimen

Chips Chips Chips

Jenis CaCO3

1.0 mol dm–3 0.5 mol dm–3 0.5 mol dm–3

Kepekatan HCl

 Compare rate of reaction: / Bandingkan kadar tindak balas: Experiment Type of CaCO3 Concentration of HCl

eksperimen II _____________


kepekatan HCl dalam eksperimen II dan III adalah _______ sama , ____________ kecerunan graf dalam ____________ sama . eksperimen II dan III adalah _______

equal to experiment III because the ⇒ Initial rate of reaction in experiment II is ________ similar the __________ gradient of the concentration ______________ of HCl in experiment II and III is _________, similar curve in experiment II and III is _________. sama dengan eksperimen III kerana Kadar tindak balas asal dalam eksperimen II adalah _______

kecerunan graf bagi eksperimen I lebih _______ tinggi berbanding eksperimen II. ____________

size ⇒ The rate of reaction in experiment I, II and III is not affected by ________ of calcium saiz carbonate. / Kadar tindak balas dalam eksperimen I, II and II tidak dipengaruhi oleh _______ Perubahan yang diperhatikan kalsium karbonat. untuk mengukur kadar tindak higher than experiment II because the ⇒ Initial rate of reaction in experiment I is ________ balas: higher than experiment II, the __________ gradient concentration of HCl in experiment I is ________ ______________ Volume of carbon dioxide collected ––––––––––––––––––––––––––– greater of the curve for experiment I is ________ than experiment II. in every 30 seconds by water tinggi berbanding eksperimen II –––––––––––––––––––––––––––– Kadar tindak balas asal bagi eksperimen I lebih _______ displacement in the burette. kepekatan HCl dalam eksperimen I lebih _______ tinggi berbanding eksperimen II, ____________ kerana ––––––––––––––––––––––––––––

CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) ––––––––––––––––––––––––––– + H2O(l) + CO2(g) –––––––––––––––––––––––––––

Persamaan seimbang:

Balanced Equation:

berlebihan dan 100 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3

Masa/s

Time/s

Experiment II

Experiment I

experiment I . Experiment III / Eksperimen III: ⇒ The maximum volume of carbon dioxide gas in experiment III is double of ___________ Isi padu maksimum karbon dioksida yang terkumpul dalam eksperimen III adalah dua kali ganda Excess calcium carbonate chips eksperimen I 3 -3 ______________ . Volume of carbon dioxide/cm3 and 100 cm of 0.5 mol dm Isi padu karbon dioksida/cm3 hydrochloric acid experiment II ⇒ The maximum volume of carbon dioxide gas in experiment I is double of _____________. Ketulan kalsium karbonat Isi padu maksimum karbon dioksida yang terkumpul dalam eksperimen I adalah dua kali ganda Experiment III

Ketulan kalsium karbonat berlebihan dan 25 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3

Experiment II / Eksperimen II: Excess calcium carbonate chips and 25 cm3 of 0.5 mol dm-3 hydrochloric acid

Ketulan kalsium karbonat berlebihan dan 25 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3

Experiment I / Eksperimen I: Excess calcium carbonate chips and 25 cm3 of 1.0 mol dm-3 hydrochloric acid


Sdn. B

n Sdn.

24

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

I II

Eksperimen

Experiment Powder Ribbon

Jenis Mg

1.0 mol dm–3 1.0 mol dm–3

Kepekatan HCl

Concentration of HCl

tinggi daripada pita magnesium luas permukaan serbuk magnesium dalam eksperimen I lebih ––––––––– tinggi daripada eksperimen II. dalam eksperimen II, kecerunan graf bagi eksperimen I lebih –––––––––

Volume of hydrogen gas collected  Initial rate of reaction in experiment I is higher than experiment II because the total surface ––––––––––––––––––––––––––– –––––––––– in every 30 seconds by water higher area of magnesium powder in experiment I is –––––––––– than magnesium ribbon in experiment II, ––––––––––––––––––––––––––– displacement in the burette greater than experiment II. the gradient of the curve for experiment I is –––––––––– ––––––––––––––––––––––––––– tinggi daripada eksperimen II kerana jumlah Kadar tindak balas asal dalam eksperimen I lebih –––––––––


Observable changes to measure rate of reaction: Type of Mg

experiment II ⇒ The maximum volume of hydrogen gas collected in ––––––––––––––––– is double of experiment I . ––––––––––––– eksperimen II adalah dua kali ganda Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam ––––––––––––

 Volume of H2 collected depends on the number mol of HCl. Isi padu H2 yang terkumpul bergantung kepada bilangan mol HCl. 100 × 1 = 0.1 mol a. Number of mol of HCl in experiment I = ________ 1 000 Bilangan mol HCl dalam eksperimen I –––––––––––––––––– 200 × 1 = 0.2 mol b. Number of mol of HCl in experiment II = ________ 1 000 Bilangan mol HCl dalam eksperimen II ––––––––––––––––––

tidak dipengaruhi oleh kuantiti magnesium.

 Magnesium is in excess in experiment I and II, the volume of hydrogen gas collected is not affected by the quantity of magnesium. Magnesium adalah berlebihan dalam eksperimen I dan II, isi padu gas hidrogen yang terkumpul

Bilangan mol bahan tindak balas / Kuantiti hasil / Faktor

Number of mol reactant / Quantity of product / Factor

eksperimen I . Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) –––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––  Compare rate of reaction: + H2(g) ––––––––––––––––––––––––––– Bandingkan kadar tindak balas:

Persamaan seimbang:

Balanced equation:

Pita magnesium berlebihan + 200 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3

Experiment II / Eksperimen II: Excess of magnesium ribbon + 200 cm3 of 1.0 mol dm-3 hydrochloric acid

Serbuk magnesium berlebihan + 100 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3

Experiment I / Eksperimen I: Excess of magnesium powder + 100 cm3 of 1.0 mol dm-3 hydrochloric acid

Eksperimen

Experiment

Masa/s

Time/s

Experiment I

Experiment II


Volume of hydrogen/cm3

Lakaran graf

Sketch of the graph


m

Publicat

n io

25

. hd

Nila

eksperimen II .

Granules Granules Granules

I II III

Jenis Zink

Type of zinc

Eksperimen

Experiment

Kepekatan H2SO4

Concentration of H2SO4

Kehadiran mangkin

Presence of catalyst

tinggi berbanding dalam eksperimen II, II kerana kepekatan H2SO4 dalam eksperimen I lebih –––––––– kecerunan graf bagi eksperimen I lebih tinggi daripada eksperimen II.

Observable changes to measure higher than experiment III because the catalyst copper(II) rate of reaction: ⇒ Initial rate of reaction in experiment II is ––––––– Perubahan yang diperhatikan greater sulphate is present in experiment II. The gradient of the curve in experiment II is –––––––––––– untuk mengukur kadar tindak than experiment III. balas: tinggi daripada eksperimen III kerana Kadar tindak balas awal dalam eksperimen II lebih –––––––– Volume of hydrogen gas collected kehadiran mangkin kuprum(II) sulfat dalam eksperimen II. Kecerunan graf bagi eksperimen II ––––––––––––––––––––––––––– tinggi daripada eksperimen III. in every 30 seconds by water lebih –––––––– ––––––––––––––––––––––––––– displacement in the burette. –––––––––––––––––––––––––––

Experiment I and II

1.0 mol dm–3 Copper(II) sulphate –3 Copper(II) sulphate 0.5 mol dm Eksperimen I dan II –3 – 0.5 mol dm Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ––––––––––––––––––––––––––– higher than experiment II because the concentration ⇒ Initial rate of reaction in experiment I is ––––––– Experiment III of H2SO4 in experiment I higher than experiment II, the gradient of the curve for experiment I is Eksperimen III greater than experiment II. ––––––––––––– Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 tinggi berbanding dalam eksperimen Kadar tindak balas awal dalam eksperimen I adalah lebih –––––––– –––––––––––––––––––––––––––

Persamaan seimbang:

Balanced Equation:


Masa/s

Time/s

Experiment III

Experiment II

Experiment I

 Volume of H2 depends on the number mol of H2SO4. Isi padu H2 bergantung pada bilangan mol H2SO4. 100 × 1 a. Number of mol of H2SO4 in experiment I = ________ = 0.1 mol 1 000 –––––––––––––––––– Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen I 100 × 0.5 b. Number of mol of H2SO4 in experiment II = ________ = 0.05 mol 1 000 –––––––––––––––––– Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen II 100 × 0.5 c. Number of mol of H2SO4 in experiment III = ________ = 0.05 mol 1 000 –––––––––––––––––– Bilangan mol H2SO4 dalam eksperimen III experiment I is double of –––––––––––– experiment II . ⇒ The maximum volume of hydrogen gas collected in –––––––––––– eksperimen I adalah dua kali ganda Volume of hydrogen/cm3 Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam ––––––––––––

dipengaruhi oleh kuantiti zink.

 Zinc is in excess in experiment I, II and III, the volume of hydrogen gas collected is not affected by the quantity of zinc. Zink adalah berlebihan dalam eksperimen I, II dan III, Isi padu gas hidrogen yang terkumpul tidak

–––––––––––– Experiment III / Eksperimen III: equal to experiment III. ⇒ The maximum volume of hydrogen gas collected in experiment II is ––––––– Excess of zinc granules and sama dengan 3 -3 Isi padu maksimum gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen II adalah –––––––– 100 cm of 0.5 mol dm yang terkumpul dalam eksperimen III. sulphuric acid Butiran zink berlebihan dan 100 cm3  Compare rate of reaction: asid sulfurik 0.5 mol dm–3 Bandingkan kadar tindak balas:

Butiran zink berlebihan dan100 cm3 asid sulfurik 0.5 mol dm–3 + 5 cm3 larutan kuprum(II) sulfat

Experiment II / Eksperimen II: Excess of zinc granules and 100 cm3 of 0.5 mol dm-3 sulphuric acid + 5 cm3 of copper(II) sulphate solution

Butiran zink berlebihan dan 100 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3 + 5 cm3 larutan kuprum(II) sulfat

Experiment I / Eksperimen I: Excess of zinc granules and 100 cm3 of 1.0 mol dm-3 sulphuric acid + 5 cm3 of copper(II) sulphate solution


Sdn. B


Application of factors that affect the rate of reaction

Aplikasi faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas

1 Examples of the application in daily activities: Contoh-contoh aplikasi dalam aktiviti harian: low temperature a. Storage of food in a refrigerator – when the food is kept in refrigerator, the food lasts longer. The ______ bacteria bacteria toxin in the refrigerator slows down the activity of the ___________. The ___________ produces less ___________, lower hence the rate of decomposition of food is ___________. Penyimpanan makanan dalam peti sejuk – apabila makanan disimpan dalam peti sejuk, makanan tahan lebih lama. Suhu yang rendah dalam peti sejuk memperlahankan aktiviti –––––––– bakteria . –––––––––– Bakteria menghasilkan kurang –––––––– toksin , kadar penguraian –––––––– rendah makanan lebih –––––––– .

boiling point b. Cooking food in a pressure cooker – the high pressure in pressure cooker increases the __________________ kinetic of water to a temperature above 100ºC. The _____________ energy of the particles in the food is increase/higher shorter Thus the food cooked _______ faster at Hence time taken for the food to be cooked is ________. __________________. a higher temperature in a pressure cooker. takat didih air kepada suhu yang Memasak makanan dalam periuk tekanan-tekanan tinggi periuk tekanan meningkatkan ––––––––––––– kinetik meningkat/lebih tinggi melebihi 100°C. Tenaga –––––––– zarah-zarah dalam makanan –––––––––––––––––––––– . Maka masa untuk makanan masak berkurang . Oleh itu, makanan masak dengan lebih –––––––– cepat pada suhu yang lebih tinggi dalam periuk tekanan. –––––––––––

total surface area on a smaller cut pieces of food is ________. larger The food c. Cooking of smaller pieces of food – the ________ absorb shorter can ________ more heat. Hence, the time taken for the food to be cooked is ________. jumlah luas permukaan pada kepingan makanan yang lebih kecil adalah lebih Memasak kepingan makanan yang lebih kecil – –––––––– besar . Makanan dapat ––––––––––– menyerap lebih haba. Maka, masa yang diambil untuk makanan dimasak ––––––––––– berkurang . ––––––––

2 Examples of the application in industrial processes Contoh-contoh aplikasi dalam industri ammonia gas The optimum conditions to run the process a. Haber process is an industrial process to manufacture _____________. at a higher rate are: gas ammonia . Keadaan optimum bagi proses ini supaya Proses Haber adalah proses dalam industri untuk menghasilkan ––––––––––––– berkadar tinggi adalah:

i. The temperature is 400ºC – 500ºC. / Suhu 400°C – 500°C. ii. The pressure is 200 – 300 atm. / Tekanan 200 – 300 atm. iron besi , Fe. iii. The catalyst is ________, Fe. / Mangkin adalah –––––––– Chemical equation / Persamaan kimia: N2(g) + 3H2(g)

400ºC – 500ºC Fe, 200 – 300 atm

2NH3(g)

b. Contact process is an industrial process to manufacture sulphuric acid. The optimum conditions to run the process at a higher rate are: Proses Sentuh adalah proses dalam industri untuk menghasilkan asid sulfurik. Keadaan optimum bagi proses ini supaya berkadar tinggi adalah:

i. The temperature is 450ºC. / Suhu 450°C ii. The pressure is 1 atm. / Tekanan 1 atm vanadium(V) oxide iii. The catalyst is Chemical equation:/ Persamaan kimia:

2SO2 + O2

V2O5, 450ºC 1 atm

vanadium(V) oksida , V2O5. , V2O5. / Mangkin adalah –––––––––––––––––––

2SO3

Publica

n Sdn.

26

d. Bh

m

tio

Nil a

nitric acid c. Ostwald Process is an industrial process to manufacture ____________. The catalyst used for this process is platinum . ___________ asid nitrik . Mangkin yang digunakan adalah ––––––––– Platinum . Proses Ostwald adalah proses dalam industri untuk menghasilkan –––––––––––


The Collision Theory / Teori Perlanggaran 1 During a chemical reaction, chemical bonds in the reactants are broken and new bonds in the products are formed.

Semasa tindak balas kimia, ikatan kimia dalam bahan tindak balas diputuskan dan ikatan baru dalam hasil tindak balas terbentuk.

2 Chemical reaction can only occur when the particles in the reactants collide. The particles may be atoms, ions or molecules. / Tindak balas kimia hanya boleh berlaku apabila zarah-zarah bahan tindak balas berlanggar di antara satu sama lain. Zarah-zarah tersebut mungkin adalah atom, ion atau molekul.

3 There is a minimum amount of energy which colliding particles need in order to react with each other. If the colliding particles have less than this minimum energy, then they just bounce off each other and no reaction occurs. This minimum energy is called the activation energy, Ea. Terdapat jumlah tenaga minimum yang diperlukan oleh zarah-zarah yang berlanggar untuk bertindak balas di antara satu sama lain. Jika zarah-zarah yang berlanggar mempunyai tenaga yang kurang daripada tenaga minimum, ia hanya akan melantun di antara satu sama lain dan tiada tindak balas berlaku. Tenaga minimum ini dipanggil tenaga pengaktifan, Ea.

4 For a reaction to occur, the collision must satisfy two conditions: Untuk suatu tindak balas berlaku, perlanggaran tersebut mesti mematuhi dua syarat: a. The colliding particle must have enough energy i.e equal or more than a minimum amount of energy known as *activation energy, Ea. Zarah-zarah yang berlanggar mesti mempunyai tenaga yang cukup, iaitu sama atau lebih daripada tenaga minimum yang dikenali sebagai *tenaga pengaktifan, Ea. * The activation energy differs in different chemical reaction. The lower the activation energy, the higher is the rate of reaction.

* Tenaga pengaktifan berbeza bagi tindak balas kimia yang berbeza. Semakin rendah tenaga pengaktifan, semakin tinggi kadar tindak balas.

b. The colliding particles must also have the right orientation of collisions. / Zarah-zarah yang berlanggar juga mestilah mempunyai orientasi perlanggaran yang betul.

5 The collisions that lead to a chemical reaction and result in the formation of products are known as effective collisions.

Perlanggaran yang membawa kepada tindak balas kimia dan menyebabkan pembentukan hasil juga dikenali sebagai perlanggaran berkesan.

6 The activation energy of a reaction is shown in an energy profile diagram. The energy profile diagram shows the energy changes of the reacting particles (reactants and products). Tenaga pengaktifan bagi suatu tindak balas ditunjukkan dalam gambar rajah profil tenaga. Gambar rajah profil tenaga menunjukkan bagaimana tenaga bagi tenaga zarah-zarah yang bertindak balas berubah (bahan dan hasil tindak balas).

a. *Exothermic reaction / Tindak balas eksotermik

b. *Endothermic reaction / Tindak balas endotermik

Energy

Energy

Tenaga

Tenaga

Ea Reactants

Products

Ea E'a

Bahan tindak balas

Products

Hasil tindak balas

Reactants

Hasil tindak balas

E'a

Bahan tindak balas

Progress of reaction

Perkembangan tindak balas


Perkembangan tindak balas

Ea – The minimum energy the reactant particle must possess before collision between them can result in a chemical reaction.

* Exothermic and endothermic reactions will be studied in the chapter 4, thermochemistry

n io

Sdn. B

m

27

. hd

Publicat

Tindak balas eksotermik dan endotermik akan dipelajari dalam bab 4, termokimia.

Nila

Tenaga minimum yang mesti dimiliki oleh zarah-zarah bahan tindak balas sebelum perlanggaran di antara mereka menyebabkan tindak balas kimia. Ea'– The lower activation energy in the presence of a catalyst. / Tenaga pengaktifan yang lebih rendah disebabkan kehadiran mangkin.


7 Frequency of effective collision and rate of reaction / Frekuensi bagi perlanggaran berkesan dan kadar tindak balas a. Frequency of collision is the number of collisions in one second. When the frequency of collision between particles of reactants increases, the frequency of effective collisions between particles will also increase. Frekuensi bagi perlanggaran ialah bilangan perlanggaran dalam satu saat. Apabila frekuensi bagi perlanggaran di antara zarahzarah bahan-bahan tindak balas meningkat, frekuensi bagi perlanggaran berkesan di antara zarah-zarah turut meningkat.

b. The effective collisions will result in chemical reaction. When frequency of effective collision increases, the rate of reaction will also increase. Perlanggaran berkesan menyebabkan tindak balas kimia berlaku. Apabila frekuensi perlanggaran berkesan meningkat, kadar tindak balas turut meningkat. 8 Collision theory and factors influencing the rate of reaction. / Teori perlanggaran dan faktor-faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas. SIZE OF REACTANT SAIZ BAHAN TINDAK BALAS

The smaller the size of reactant the total surface area ––––––––––––––––––––– exposed to collision is ––––––––––––––––––––– larger. ––––––––––––––––––––– Semakin kecil saiz bahan tindak balas, semakin besar jumlah luas

––––––––––––––––––––– permukaan yang terdedah ––––––––––––––––––––– kepada perlanggaran. –––––––––––––––––––––

CONCENTRATION OF REACTANT KEPEKATAN BAHAN TINDAK BALAS

The higher the concentration of reactants, the number of particles ––––––––––––––––––––– in a unit volume is higher. ––––––––––––––––––––– Semakin tinggi kepekatan bahan tindak balas, semakin banyak bilangan

––––––––––––––––––––– zarah dalam satu unit ––––––––––––––––––––– isi padu. –––––––––––––––––––––

TEMPERATURE OF REACTION MIXTURE SUHU CAMPURAN TINDAK BALAS

The higher the temperature, the kinetic energy of reacting –––––––––––––––––––––––––– particles is higher. –––––––––––––––––––––––––– The reacting particles move faster. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi tenaga kinetik

––––––––––––––––––––––––– zarah-zarah yang bertindak balas. ––––––––––––––––––––––––– Zarah yang bertindak balas bergerak dengan lebih laju.

CATALYST MANGKIN

Catalyst provides an alternative path of reaction which needs lower activation energy ––––––––––––––––––––– (Eaʹ). ––––––––––––––––––––– Mangkin menyediakan jalan alternatif bagi tindak balas yang memerlukan tenaga pengaktifan yang

––––––––––––––––––––– lebih rendah (Eaʹ). –––––––––––––––––––––

collision between particles The frequency of ––––––––––––––––––––––––––––––– increases. perlanggaran di antara zarah-zarah Frekuensi ––––––––––––––––––––––––––––––– meningkat. effective The frequency of –––––––––––––– collision between particles increases. berkesan Frekuensi perlanggaran ––––––––––––– di antara zarah-zarah meningkat.

Publica

n Sdn.

28

d. Bh

m

tio

Nil a

increases The rate of reaction –––––––––––––– . meningkat Kadar tindak balas ––––––––––––– .


EXERCISE / LATIHAN 1 Complete the following table. / Lengkapkan jadual berikut. Chemical Equation

Ionic Equation

Persamaan Kimia

Persamaan Ion

Particles that Collide in the Reaction

Zarah-zarah yang berlanggar dalam tindak balas

i. Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2

Magnesium atom and hydrogen ion

ii. Mg + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2

Magnesium atom and hydrogen ion

iii. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

Zinc atom and hydrogen ion

iv. Zn + 2CH3COOH → (CH3COO)2Zn + H2 Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

Zinc atom and hydrogen ion

vi. 2H2O2 → 2H2O + O2

Hydrogen peroxide molecules

CaCO3 + 2H+ → H2O + CO2 + Ca2+ Calcium carbonate and hydrogen ion

v. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

–

vii. Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4+ H2O + SO2 + S S2O32– + 2H+ → H2O + SO2 + S

Thiosulphate ion and hydrogen ion

2 Compare rate of reaction in Experiment I and Experiment II and explain based on collision theory. Bandingkan kadar tindak balas dalam Eksperimen I dan Eksperimen II. Terangkan berdasarkan teori perlanggaran. Reactant / Bahan tindak balas

Experiment I / Eksperimen I Experiment II / Eksperimen II –3 20 cm of 0.5 mol dm hydrochloric acid + 20 cm3 of 0.5 mol dm–3 hydrochloric excess of calcium carbonate powder at 30 ºC acid + excess of calcium carbonate chips 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 + at 30ºC 3

serbuk kalsium karbonat berlebihan pada 30°C 20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 + ketulan kalsium karbonat berlebihan pada 30°C

Balanced equation

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Ionic equation / Persamaan ion

CaCO3 + 2H+ → H2O + CO2 + Ca2+

Persamaan seimbang

0.5 Calculate volume of carbon dioxide Mol of HCl = 20 × ––––– 1000 = 0.01 gas released in both experiments at room conditions. 1 mol of gas From the equation occupies 24 dm3 at room conditions 2 mol HCl : 1 mol CO2 Hitung isi padu gas karbon dioksida 0.01 mol HCl : 0.005 mol CO2 yang dibebaskan dalam kedua-dua Volume of CO = 0.005 mol × 24 dm3 mol-1 2 eksperimen pada suhu bilik. 1 mol gas = 0.12 dm3 = 120 cm3 3 memenuhi 24 dm pada suhu bilik

Factor that affects rate of reaction Faktor yang mempengaruhi tindak balas

Size of calcium carbonate in experiment I is smaller than experiment II

Compare how the factor affects rate The total surface area of calcium carbonate exposed to collision in experiment I is of reaction higher than experiment II. Bandingkan bagaimana faktor mempengaruhi kadar tindak balas

Compare the frequency of collision The frequency of collisions between calcium carbonate and hydrogen ions in between *particles experiment I is higher than experiment II.

n io

Sdn. B

m

29

. hd

Publicat

Bandingkan frekuensi perlanggaran di antara *zarah-zarah

Nila


Compare the frequency of effective collisions between *particles Bandingkan frekuensi perlanggaran berkesan di antara *zarah-zarah

Compare rate of reaction

Bandingkan kadar tindak balas

The frequency of effective collisions between calcium carbonate and hydrogen ions in experiment I is higher than experiment II. Rate of reaction in experiment I is higher than experiment II. Volume of carbon dioxide gas/cm3 Isi padu gas carbon dioksida/cm3

Experiment I

Sketch of the graph Lakaran graf

Experiment II Time/s Masa/s

*particles - State the type of particles (atom/ion/molecule) that collide based on the ionic equation for the reaction. *zarah-zarah – Nyatakan jenis zarah (atom/ion/molekul) yang berlanggar berdasarkan persamaan ion untuk tindak balas tersebut.

3 Complete the following table to compare the rate of reaction in Experiment I and Experiment II based on collision theory. Lengkapkan jadual berikut bagi membandingkan dan menerangkan berdasarkan teori perlanggaran kadar tindak balas dalam Eksperimen I dan Eksperimen II.

Reactant

Bahan tindak balas

Experiment I / Eksperimen I 20 cm of 0.5 mol dm–3 hydrochloric acid + excess of magnesium powder at 30 °C 3

20 cm3 asid hidroklorik 0.5 mol dm–3 + serbuk magnesium berlebihan pada 30°C

Experiment II / Eksperimen II 20 cm3 of 0.5 mol dm–3 sulphuric acid + excess of magnesium powder at 30°C 20 cm3 asid sulfurik 0.5 mol dm–3 + serbuk magnesium berlebihan pada 30°C

Balanced equation

Mg + 2HCl → MgCl2 + 2H2

Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

Ionic equation

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2

Calculate volume of gas released in each experiment at room condition

20 × 0.5 = 0.01 mol Mol of H SO = ––––––––– 20 × 0.5 = 0.01 mol Mol of HCl = –––––––––––– 2 4 1 000 1 000 From the equation From the equation 2 mol HCl : 1 mol H2 1 mol H2SO4 : 1 mol H2 0.01 mol HCl : 0.005 mol H2 0.01 mol H2SO4 : 0.005 mol H2 Volume of H2 = 0.005 mol × 24 dm3 mol–1 Volume of H2 = 0.01 mol × 24 dm3 mol–1 3 = 0.12 dm = 0.24 dm3 = 120 cm3 = 240 cm3 HCl → H+ + Cl– H2SO4 → 2H+ + SO42– + 1 mol of hydrochloric acid ionise to 1 mol H 1 mol of sulphuric acid ionise to 2 mol H+ 1 mol dm–3 hydrochloric acid ionise to 1 mol dm–3 sulphuric acid ionise to 2 mol dm–3 1 mol dm–3 H+ H+ Concentration of hydrogen ion, H+ in experiment II is higher than experiment I.

Persamaan seimbang Persamaan ion

Hitung isi padu gas yang dibebaskan dalam setiap eksperimen pada suhu bilik

Ionisation equation of acid and concentration of H+ ion

Persamaan ion asid dan kepekatan ion H+

Compare the factor that affects rate of reaction Bandingkan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas

Compare how the factor affects rate of reaction

Publica

n Sdn.

30

d. Bh

m

tio

Nil a

Bandingkan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas

The number of hydrogen ion per unit volume in experiment II is higher than experiment I.


Compare the frequency of collision between *particles

Frequency of collisions between hydrogen ions and magnesium atoms in experiment II is higher than experiment I.

Compare the frequency of effective collisions between *particles

Frequency of effective collisions between hydrogen ions and magnesium atoms in experiment II is higher than experiment I.


Rate of reaction in experiment II is higher than experiment I.

Bandingkan frekuensi perlanggaran di antara *zarah-zarah Bandingkan frekuensi perlanggaran berkesan di antara *zarah-zarah Bandingkan kadar tindak balas

Sketch of the graph Lakaran graf

Volume of hydrogen gas/cm3 Isi padu gas hidrogen/cm3

240

Experiment II

120

Experiment I Time/s Masa/s

Compare the gradient and amount  The gradient of the curve for experiment II is ____________ greater than experiment I of product for the curve in both higher because the rate of reaction in experiment II is ____________ than experiment I. experiments. Explain. tinggi

Kecerunan graf bagi eksperimen II lebih ––––––––––– daripada eksperimen I kerana tinggi kadar tindak balas dalam eksperimen II lebih ––––––––––– daripada eksperimen I.

doubled  The volume of hydrogen gas collected in experiment II is ____________ of diprotic experiment I. Sulphuric acid is ____________ acid while hydrochloric acid is monoprotic . One mol of sulphuric acid ionises to ____________ two mol of H+, ____________ one one mol of hydrochloric acid ionises to ____________ mol of H+. The number + doubled in of H in the same volume and concentration of both acids is ____________ sulphuric acid. dua kali ganda Isi padu gas hidrogen yang terkumpul dalam eksperimen II adalah ––––––––––––––

n io

Sdn. B

m

31

. hd

Publicat

diprotik manakala asid lebih banyak daripada eksperimen I. Asid sulfurik ialah asid –––––––––– monoprotik dua hidroklorik ialah asid ––––––––––– . Satu mol asid sulfurik mengion kepada –––––––– satu mol ion H+. Bilangan mol ion H+, satu mol asid hidroklorik mengion kepada ––––––– dua kali ganda lebih mol ion H+ dalam isi padu dan kepekatan asid yang sama adalah –––––––––––––– banyak dalam asid sulfurik.

Nila

Bandingkan kecerunan dan kuantiti hasil bagi graf dalam kedua-dua eksperimen. Terangkan.


4 Complete the following table to explain how does copper(II) sulphate solution affect the rate of reaction. Lengkapkan jadual berikut untuk membanding dan menerangkan berdasarkan teori perlanggaran bagaimana larutan kuprum(II) sulfat mempengaruhi kadar tindak balas.

Experiment I / Eksperimen I

Excess of zinc granules

Experiment II / Eksperimen II

Water Air

Butiran zink berlebihan

50 cm3 of 1.0 mol dm–3 hydrochloric acid 50 cm asid hidroklorik 1.0 mol dm 3

–3

Balanced equation

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

Ionic equation / Persamaan ion

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

Persamaan seimbang

Excess of zinc granules

Water Air

Butiran zink berlebihan

50 cm3 of 1.0 mol dm-3 hydrochloric acid + Copper (II) sulphate solution 50 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm-3 + kuprum(II) sulfat

Zn(s) + 2HCl(aq) CuSO4 ZnCl2(aq) + H2(g)

50 × 1 Mol of HCl = ––––––––––– = 0.05 mol 1 000 From the equation 1 mol HCl : 1 mol H2 0.05 mol H2SO4 : 0.05 mol H2 Volume of H2 = 0.05 mol × 24 dm3 mol-1 Hitung isi padu gas hidrogen yang = 1.2 dm3 dibebaskan dalam eksperimen I = 1 200 cm3 dan II pada suhu bilik. 1 mol gas

Calculate volume of hydrogen gas released in experiment I and II at room conditions. 1 mol of gas occupies 24 dm3 at room conditions

memenuhi 24 dm3 pada suhu bilik

Compare the factor that affects rate of reaction Bandingkan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas

Reaction between zinc and hydrochloric acid in experiment I is without catalyst while copper(II) sulphate added in experiment II as a catalyst.

Compare how the factor affects Copper(II) sulphate lowers the activation energy for the reaction between zinc and hydrochloric acid in experiment II. rate of reaction Bandingkan bagaimana faktor tersebut mempengaruhi kadar tindak balas

Compare the frequency of effective collisions between *particles

Frequency of effective collisions between zinc atom and hydrogen ion in experiment II is higher than experiment I.


Rate of reaction in experiment II is higher than experiment I.

Bandingkan frekuensi perlanggaran berkesan di antara *zarah-zarah

Publica

n Sdn.

32

d. Bh

m

tio

Nil a

Bandingkan kadar tindak balas


Sketch of the graph for experiment I and experiment II

Volume of hydrogen gas/cm3 Isi padu gas hidrogen/cm3

Lakaran graf bagi eksperimen I dan eksperimen II

Experiment II Experiment I Time/s Masa/s

Compare the gradient and greater  The gradient of the curve for experiment II is than experiment I amount of product for the curve higher than because the rate of reaction in reaction experiment II is in both experiments. Explain. experiment I. Bandingkan kecerunan dan lebih tinggi daripada eksperimen I kerana kadar Kecerunan graf bagi eksperimen II –––––––––––––– kuantiti hasil untuk graf dalam lebih tinggi daripada eksperimen I. tindak balas dalam eksperimen II ––––––––––––––

kedua-dua eksperimen. Terangkan.

equal  The volume of hydrogen gas released in experiment I is to experiment II. The volume and concentration of hydrochloric acid in experiment I catalyst and II is similar. Copper(II) sulphate in experiment II that used as a does not affect the total volume of hydrogen gas produced.

sama Isi padu gas hidrogen yang dibebaskan dalam eksperimen I adalah –––––––––– dengan

eksperimen II. Isi padu dan kepekatan asid hidroklorik dalam eksperimen I dan II adalah mangkin sama. Kuprum(II) sulfat dalam eksperimen II yang digunakan sebagai –––––––––––––– tidak mempengaruhi jumlah isi padu gas hidrogen yang dihasilkan.

5 The table below shows the data for three experiments that have been carried out to determine the effect of catalyst on the decomposition of hydrogen peroxide to water and oxygen.

Jadual di bawah menunjukkan data bagi tiga eksperimen yang dijalankan untuk menentukan kesan mangkin ke atas penguraian hidrogen peroksida kepada air dan oksigen.

Volume of H2O2 / cm3

Concentration of H2O2 / mol dm–3

Mass of MnO2 /g

20

1.0

–

Isi padu H2O2 / cm

3

I

II III

Kepekatan H2O2 / mol dm–3

20 20

1.0 1.0

Jisim MnO2/g

1.0 2.0

a. Write the chemical equation for the decomposition of hydrogen peroxide. Tuliskan persamaan kimia bagi penguraian hidrogen peroksida.

2H2O2 → 2H2O + O2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. Draw the set-up of apparatus for the experiment. / Lukiskan susunan radas bagi eksperimen ini.

n io

Sdn. B

33

. hd

Publicat

Water

m

Manganese(IV) oxide

Nila


c. Between experiment I, II and III, which has the highest rate of reaction? Explain your answer.

Antara eksperimen I, II and III, yang manakah mempunyai kadar tindak balas yang paling tinggi? Terangkan jawapan anda.

Experiment III. The amount of catalyst used in experiment III is more than experiment II. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. Explain how does manganese(IV) oxide affect the rate of decomposition of hydrogen peroxide by using collision theory. / Terangkan bagaimana mangan(IV) oksida mempengaruhi kadar penguraian hidrogen peroksida menggunakan teori perlanggaran.

 Manganese(IV) oxide provides an alternative path for the decomposition of hydrogen peroxide which has –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– lower activation energy. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––  The frequency of effective collisions between hydrogen peroxide molecules increases. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––  The rate of decomposition of hydrogen peroxide increases. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. Calculate the volume of oxygen gas released in experiment II at room temperature and pressure. Hitung isi padu gas oksigen yang dibebaskan dalam eksperimen II pada suhu dan tekanan bilik.

20 × 1 Mol of H2O2 = ––––––––––––– = 0.02 mol 1 000 From the equation, 2 mol H2O2 : 1 mol O2 0.02 mol H2O2: 0.01 mol O2 Volume of O2 = 0.01 mol × 24 dm3 mol-1 = 0.24 dm3 = 240 cm3 f. Sketch the graph of volume oxygen gas against time for experiment I, II and III. Lakarkan graf isi padu gas oksigen melawan masa bagi eksperimen I, II dan III. Volume of oxygen gas/cm3

Isi padu gas oksigen/cm3

III

II I

Time/s Masa/s

g. State one factor other than concentration and catalyst that can affect the rate of decomposition of hydrogen peroxide. Nyatakan satu faktor lain selain kepekatan dan mangkin yang boleh mempengaruhi kadar penguraian hidrogen peroksida.

Temperature of hydrogen peroxide. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 6 An experiment was conducted to study the effect of temperature on the rate of reaction between 50 cm3 of 0.2 mol dm-3 sodium thiosulphate solution and 5 cm3 of 1.0 mol dm–3 sulphuric acid. Time taken for fixed amount of sulphur formed is recorded. The experiment was repeated five times using different temperatures of sodium thiosulphate solution. Suatu eksperimen dijalankan untuk mengkaji kesan suhu ke atas kadar tindak balas antara 50 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.2 mol dm–3 dan 5 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3. Masa yang diambil untuk kuantiti sulfur yang tetap terbentuk direkodkan. Eksperimen diulangi sebanyak lima kali dengan menggunakan suhu larutan natrium tiosulfat yang berlainan.

Table below shows the temperature and time taken for mark ‘X’ to disappear from view.

Jadual di bawah menunjukkan suhu dan masa untuk tanda ‘X’ hilang daripada penglihatan.

Experiment / Eksperimen Temperature of sodium thiosulphate/ ºC Suhu natrium tiosulfat/ ºC

Time taken for fixed amount of sulphur formed/s Masa untuk kuantiti tetap sulfur terbentuk/s

Publica

n Sdn.

34

d. Bh

m

tio

Nil a

1 1 -1 -1 time (s ) / masa (s )

1

2

3

4

5

30.0

40.0

60.0

80.0

92.0

38

31

19

14

12

0.026

0.032

0.052

0.07

0.08


a. i. Write chemical equation for the reaction between sodium thiosulphate solution and sulphuric acid. Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas antara larutan natrium tiosulfat dengan asid sulfurik. Na2S2O3(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S(s) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Write the ionic equation for the reaction in (a)(i). Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas di (a)(i). S2O22– + 2H+ → H2O(l) + SO2(g) + S(s) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. What is the colour of the solid sulphur formed? / Apakah warna pepejal sulfur yang terbentuk? Yellow –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. Suggest how to measure fixed amount of sulphur in this experiment? It is measured by the time taken for the mark ‘X’ placed under the conical flask disappears from view. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1 1 . / Lengkapkan jadual di atas bagi masa . d. i. Complete the above table for time

1

1

ii. Draw a graph of temperature against time for this experiment. / Lukiskan graf bagi suhu melawan masa bagi eksperimen ini.

Temperature of sodium thiosulphate/ ºC

80

60

40

20

0

0.02

0.04

0.06

0.08

1 /s-1 time

1 1 e. Rate of reaction is directly proportional to time . / Kadar tindak balas adalah berkadar terus dengan . masa i. ii.

Based on graph in (d)(ii), state the relationship between the temperature of sodium thiosulphate solution and the rate of reaction. / Berdasarkan graf di (d)(ii), nyatakan hubungan di antara suhu larutan natrium tiosulfat dengan kadar tindak balas.

The temperature of sodium thiosulphate solution is directly proportional to the rate of reaction. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Explain your answer in (e)(i) using collision theory.

Terangkan jawapan anda di (e)(i) menggunakan teori perlanggaran.

n io

Sdn. B

m

35

. hd

Publicat

The higher the temperature of sodium thiosulphate solution, the higher the kinetic energy of thiosulphate ion, –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– S2O32–. The frequency of collisions between hydrogen ion and thiosulphate ion increases, the frequency of –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– effective collisions between hydrogen ion and thiosulphate ion increases, the rate of reaction increases. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. State one other factor that needs to be constant in the experiments. Nyatakan satu faktor lain yang perlu dimalarkan dalam eksperimen ini. The concentration of sodium thiosulphate solution. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Nila


g. Calculate the volume of 0.1 mol dm-3 sodium thiosulphate solution needed to prepare 100 cm3 of 0.08 mol dm-3 sodium thiosulphate solution. / Hitung isi padu larutan natrium tiosulfat 0.1 mol dm–3 yang diperlukan untuk menyediakan 100 cm3 larutan natrium tiosulfat 0.08 mol dm–3.

V × 0.1 mol dm-3 = 100 cm3 × 0.08 mol dm-3 V = 80 cm3

7 Three experiments are carried out to determine the rate of reaction between acid and zinc. The table below shows the reaction mixture and the time taken to collect 25 cm3 hydrogen gas in the experiments. Tiga eksperimen dijalankan untuk menentukan kadar tindak balas antara zink dengan asid. Jadual di bawah menunjukkan campuran tindak balas dan masa yang diambil untuk mengumpulkan 25 cm3 gas hydrogen dalam eksperimen itu.

Experiments

Reaction Mixture

Experimen

I

II

III

Time Taken/s

Campuran tindak balas

Masa /s

20.0 cm3 of 1.0 mol dm–3 hydrochloric acid + excess of zinc powder

50.0

20.0 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 + serbuk zink berlebihan

20.0 cm3 of 1.0 mol dm-3 hydrochloric acid + excess of zinc powder + 5 drops of copper(II) sulphate solution 20.0 cm3 asid hidroklorik 1.0 mol dm–3 + serbuk zink berlebihan + 5 titis larutan kuprum(II) sulfat

20.0 cm3 of 1.0 mol dm-3 sulphuric acid + excess of zinc powder

35.0

25.0

20.0 cm3 asid sulfurik 1.0 mol dm–3 + serbuk zink berlebihan

a. Based on table above, state the factors that will increase the rate of reaction.

Berdasarkan jadual di atas, nyatakan faktor yang akan meningkatkan kadar tindak balas.

Catalyst, concentration of hydrogen ion. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. State the method of collecting the hydrogen gas. / Nyatakan kaedah untuk mengumpulkan gas hidrogen. Water displacement in a burette. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. Calculate the average rate of reaction for / Hitungkan kadar tindak balas purata untuk i. experiment I / eksperimen I

Average rate of reaction =

ii. experiment III / eksperimen III

25 cm3 50 s

= 0.5 cm3 s–1

Average rate of reaction =

25 cm3 25 s

= 1.0 cm3 s–1

iii. Explain the difference in the rate of reaction between experiment I and experiment III. Use the collision theory in your explanation. / Menggunakan teori perlanggaran, terangkan perbezaan kadar tindak balas dalam eksperimen I dan III. number of H+ ion per unit volume The ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– in experiment III is higher than in experiment I. Bilangan ion H+ dalam satu unit isi padu

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– dalam experimen III lebih tinggi daripada experimen I. frequency of collisions between H+ ion and zinc atom in experiment III is higher than in experiment I. The ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Frekuensi perlanggaran antara ion H+ dan atom zink

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– dalam eksperimen III lebih tinggi daripada eksperimen I. frequency of effective collisions between H+ ion and zinc atom in experiment III is higher than in experiment I. The ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Frekuensi perlanggaran berkesan antara ion H+ dan atom zink

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– dalam experimen III lebih tinggi daripada experimen I. rate of reaction in experiment III is higher The ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– than experiment I. Kadar tindak balas eksperimen III lebih tinggi

Publica

n Sdn.

36

d. Bh

m

tio

Nil a

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– daripada experimen I.


d. The diagram below shows the sketch of the graphs for experiments I and II. Rajah di bawah menunjukkan lakaran graf bagi eksperimen I dan II. Volume /cm3 Isi padu /cm3

25

Experiment II

Experiment I Time/s 0

35

Masa/s

50

i. Label the graph for experiments I and II. / Labelkan graf untuk eksperimen I dan II. ii. Complete the curves for experiments I and II in the above diagram until the reactions are completed. Lengkapkan lengkung untuk eksperimen I dan II pada rajah di atas sehingga tindak balas lengkap.

e. Sketch an energy profile diagram which shows an activation energy of reaction I and II.

Lakarkan gambar rajah profil tenaga yang menunjukkan tenaga pengaktifan untuk tindak balas I dan II. Energy

Ea’

n io

Sdn. B

37

. hd

Publicat

Zn2+ + H2

m

Zn + 2H

Nila

Ea +

Ea Experiment I Ea’ Experiment II


OBJECTIVE QUESTION / SOALAN OBJEKTIF 1

The reaction between excess of magnesium with sulphuric acid is represented by the following equation. / Tindak balas

4

antara magnesium berlebihan dengan asid sulfurik diwakili oleh persamaan berikut.

frekuensi perlanggaran?

I Use a reactant with a smaller size Menggunakan bahan tindak balas yang bersaiz lebih kecil II Remove the product of the reaction

Mg(s) + H2SO4(aq) → MgSO4(aq) + H2(g)

Which of the following represents the graph of mass of magnesium against time? / Graf manakah yang mewakili graf C

Mass/g / Jisim/g

Mass/g / Jisim/g

Time/s

Time/s

Masa/s

Masa/s

 B

D

Mass/g / Jisim/g

Mass/g / Jisim/g

Masa/s

Masa/s

2

5 Time/s

Time/s

Masa (s)

30

60

90

120

150

180

210

Isi padu gas

0

2.0

3.7

5.2

6.4

7.3

8.6

8.6

Volume of gas (cm3)

What is the average rate of reaction in this experiment?

A

 B

3

C

0.041 cm3 s-1

D

0.048 cm3 s-1



0.053 cm3 s-1

The table below shows the volume of hydrogen gas obtained at regular intervals for the reaction between zinc and sulphuric acid. / Jadual berikut menunjukkan jumlah isi padu gas karbon

IV only

B

II and IV only

Volume of hydrogen gas

Isi padu gas hidrogen (cm3)

tio

n Sdn.

d. Bh

Nil a

2.0

3.0

4.0

5.0

0

5.5

10.0

14.0

17.5

20.0

Apakah purata kadar tindak balas dari minit kedua hingga mint keempat?

Publica

38

1.0

What is the average rate of reaction from the second minute to the fourth minute?

m

0

A

17.5 cm3 min-1

B

12.5 cm3 min-1



C

3.75 cm3 min-1

D

4.17 cm3 min-1

IV sahaja

II and III only

II dan III sahaja

 D

II dan IV sahaja

I, III and IV only

I, III dan IV sahaja

Which of the following is the function of a catalyst in a chemical reaction? To increase the kinetic energy of the particles of the reactants / Untuk meningkatkan tenaga kinetik zarah-zarah

B

To provide a bigger total surface area for the reaction

C

To increase the frequency of collision between the particles of the reactants

D

Untuk menyediakan jumlah luas permukaan yang lebih besar untuk tindak balas

To provide an alternative pathway with a lower activation energy / Untuk menyediakan laluan alternatif yang mempunyai tenaga pengaktifan yang lebih rendah

The diagram below shows an energy profile diagram for a reaction.

Rajah di bawah menunjukkan gambar rajah profil tenaga bagi suatu tindak balas. Energy / Tenaga Reactants

Bahan tindak balas

dioksida yang dikumpulkan pada selang masa yang tetap dalam suatu tindak balas. Time (min) / Masa (min)

C

A

Untuk meningkatkan frekuensi perlanggaran di antara zarahzarah bahan tindak balas

6

0.049 cm3 s-1

Meningkatkan kepekatan bahan tindak balas

bahan-bahan tindak balas

Apakah purata kadar tindak balas dalam eksperimen ini?

A

berikut menunjukkan jumlah isi padu gas karbon dioksida yang dikumpulkan pada selang masa yang ditetapkan dalam suatu tindak balas. 0

Mengeluarkan hasil tindak balas

Antara berikut, yang manakah merupakan fungsi mangkin dalam suatu tindak balas kimia?

The table below shows the total volume of gas carbon dioxide collected at regular intervals in a reaction. / Jadual

Time (s)

III Increase the temperature of the reaction Meningkatkan suhu tindak balas IV Increase the concentration of the reactant

jisim magnesium melawan masa? A

Which of the following will increase the frequency of collision? / Antara berikut, yang manakah akan meningkatkan

P

Q

R

Products T Hasil tindak balas Progress of reaction

Kemajuan tindak balas

Which of the following shows the activation energy of the reaction? Antara berikut, yang manakah menunjukkan tenaga pengaktifan bagi tindak balas tersebut? A

P

C

R

 B

Q

D

T


7

The diagram below shows energy profile diagram for a reaction between X and Y to produce Z which is affected by the presence of catalyst.

Rajah below menunjukkan gambar rajah profil tenaga bagi suatu tindak balas di antara X dan Y untuk menghasilkan Z yang dipengaruhi oleh kehadiran mangkin.

9

Energy / Tenaga

The diagram below shows the graph of volume of carbon dioxide gas against time. Curve P is obtained from an experiment of excess calcium carbonate chips with 25 cm3 of 0.1 mol dm-3 hydrochloric acid.

Rajah di bawah menunjukkan graf isi padu gas karbon dioksida melawan masa. Graf P diperoleh daripada tindak balas antara ketulan kalsium karbonat berlebihan dengan 25 cm3 asid hidroklorik 0.1 mol dm–3. Volume/cm3 / Isi padu/cm3

Z

350 kJ

P

480 kJ 430 kJ

Q

X+Y

Time/s


What is the activation energy for the reaction with the presence of catalyst?

Apakah tenaga pengaktifan bagi tindak balas tersebut dengan kehadiran mangkin? A

350 kJ

C

480 kJ

 B

430 kJ

D

830 kJ

A

25 cm3 of 0.15 mol dm-3 hydrochloric acid

B


 C

Rajah di bawah menunjukkan graf isi padu gas oksigen melawan masa bagi tindak balas antara zink dengan asid sulfurik. Graf X diperoleh apabila butiran zink berlebihan ditindak balaskan dengan 25 cm3 asid sulfurik 1 mol dm–3.

D

25 cm3 asid hidroklorik 0.15 mol dm-3 20 cm3 asid hidroklorik 0.15 mol dm-3


15 cm3 asid hidroklorik 0.15 mol dm-3

10 cm3 of 0.25 mol dm-3 hydrochloric acid 10 cm3 asid hidroklorik 0.25 mol dm-3

10 Which of the following experiments has the highest initial rate of reaction?

Volume/cm3 / Isi padu/cm3

Y

Antara eksperimen berikut, yang manakah mempunyai kadar awal tindak balas yang tertinggi?

X

Magnesium, Mg Exp.

Time/s

Eks.

Mass

A

I

5

B

II

C  D

Masa/s

Which of the following must be done to produce curve Y?

Antara berikut, yang manakah perlu dilakukan untuk menghasilkan graf Y? A

Replace granulated zinc with zinc powder

B

Add a few drops of copper(II) sulphate solution

 C

Menggantikan butiran zink dengan serbuk zink

Menambahkan beberapa titik larutan kuprum(II) sulfat

Replace 25 cm of 1 mol dm sulphuric acid with 25 cm of 2 mol dm-3 sulphuric acid 3

-3

3

Menggantikan 25 cm3 asid sulfurik 1 mol dm–3 dengan 25 cm3 asid sulfurik 2 mol dm–3

D

Magnesium, Mg

Jisim

(g)

Type of Mg Jenis Mg

Hydrochloric acid

Acid hidroklrorik, HCl

Volume Concentration Isi padu

Kepekatan

(cm3)

(mol dm-3)

Powder Serbuk

50

0.1

5

Ribbon Pita

50

0.2

III

10

Ribbon Pita

50

0.1

IV

10

Powder Serbuk

50

0.2

Replace 25 cm3 of 1 mol dm-3 sulphuric acid with 50 cm3 of 1 mol dm-3 sulphuric acid

Menggantikan 25 cm3 asid sulfurik 1 mol dm–3 dengan 50 cm3 asid sulfurik 1 mol dm–3

n io

Sdn. B

39

. hd

Publicat

The diagram below shows the graph of the volume of oxygen gas against time for the reaction between zinc and sulphuric acid. Curve X is obtained when excess granulated zinc is reacted with 25 cm3 of 1 mol dm-3 sulphuric acid.

Antara larutan berikut, yang manakah akan menghasilkan graf Q apabila bertindak balas dengan kalsium karbonat berlebihan?

m

8

Which of the following solutions will produce curve Q when it is reacted with excess of calcium carbonate?

Nila

Masa/s

0

Kemajuan tindak balas

2

CARBON COMPOUNDS Sebatian Karbon

HYDROCARBON / HIDROKARBON

• • • • •

UNDERSTANDING CARBON COMPOUNDS / MEMAHAMI SEBATIAN KARBON State what a carbon compound is. / Menyatakan maksud sebatian karbon. Explain and classify carbon compounds as organic and inorganic compounds. Menerangkan dan mengelaskan sebatian karbon organik dan tak organik.

State the meaning of hydrocarbon inclusive of saturated and unsaturated hydrocarbon. Menyatakan maksud hidrokarbon termasuk hidrokarbon tepu dan tak tepu.

State the sources of hydrocarbon. / Menyatakan sumber hidrokarbon. Carry out an activity to identify the product of the combustion of organic compounds (carbon dioxide and water). Menjalankan aktiviti untuk mengenal pasti hasil pembakaran sebatian organik (karbon dioksida dan air).



ALKANE AND ALKENE / ALKANA DAN ALKENA • • •

State the general formula of alkane and alkene. / Menyatakan formula am alkana dan alkena. State the characteristics of the alkane and alkene series. / Menyatakan ciri-ciri alkana dan alkena. Name, draw structural formula and write the formulae of the first ten molecules in alkane series and the first nine molecules in the alkene series.

•

Explain the effect of increasing the number of carbon atoms on the physical properties of alkanes and alkenes.

Menamakan, melukis formula struktur dan menulis formula bagi sepuluh molekul pertama dalam siri alkana dan sembilan molekul pertama dalam siri alkena. Menerangkan kesan peningkatan bilangan atom karbon terhadap sifat-sifat fizikal alkana dan alkena.

ALKANE / ALKANA • Explain the meaning of saturated hydrocarbon for the alkane series. Menerangkan maksud hidrokarbon tepu bagi siri homolog alkana.

• Describe the chemical properties of alkanes in substitution reaction and combustion. Menghuraikan sifat-sifat kimia dari segi tindak balas penukargantian dan pembakaran.

• Describe how methane affects everyday life. Menghuraikan bagaimana metana mempengaruhi

ALKENE / ALKENA Hydrogenation Addition Reaction Penghidrogenan Tindak balas Penambahan

kehidupan seharian.

• Explain the meaning of unsaturated hydrocarbon in the alkene series. Menerangkan maksud hidrokarbon tak tepu dalam siri homolog alkena.

• Explain the chemical properties of alkenes in addition reactions, combustion and polymerisation. Menerangkan sifat kimia alkena dalam tindak balas penambahan, pembakaran dan pempolimeran.

COMPARE THE CHEMICAL PROPERTIES OF ALKANES AND ALKENES MEMBANDING SIFAT-SIFAT KIMIA ALKANA DAN ALKENA

• Describe the experiment, state the observations and explain the differences between chemical reactions of alkanes and alkenes for the following reactions: Menghuraikan eksperimen, menyatakan pemerhatian dan menerangkan perbezaan di antara tindak balas kimia alkana dan alkena bagi tindak balas berikut:

i. Reaction with bromine water. / Tindak balas dengan air bromin. ii. Reaction with acidified potassium manganate(VII) solution. / Tindak balas dengan larutan kalium manganat(VII) berasid iii. Combustion. / Pembakaran. HOMOLOGOUS SERIES / SIRI HOMOLOG • List the general characteristics of the homologous series. / Menyenaraikan sifat-sifat am bagi siri homolog. • Generalise the characteristics of homologous series based on ALKANE and ALKENE. Membuat generalisasi sifat-sifat siri homolog berdasarkan ALKANA dan ALKENA. IUPAC NOMENCLATURE AND ISOMERISM IN ALKANE AND ALKENE PENAMAAN IUPAC DAN KEISOMERAN DALAM ALKANA & ALKENA • Naming alkanes and alkenes using IUPAC nomenclature. / Menamakan alkana dan alkena mengikut sistem IUPAC. • Explain what isomerism is. / Menerangkan keisomeran. • Draw the structural formulae of a particular alkane and alkene. / Melukis formula struktur bagi sesuatu alkana dan alkena. • Use IUPAC nomenclature to name isomers. / Menggunakan sistem IUPAC untuk menamakan isomer.


Carbon Compounds / Sebatian Karbon 1 Carbon compounds are compounds that contain the element carbon. These compounds can be classified into two groups: / Sebatian karbon adalah sebatian yang mengandungi unsur karbon. Sebatian ini boleh dikelaskan kepada dua kumpulan: a. Organic compounds / Sebatian organik b. Inorganic compounds / Sebatian tak organik 2 Organic compounds are carbon compounds that are obtained from living things such as sugar, starch, protein, vitamin, enzym etc. They are obtained from plants and animals. / Sebatian organik adalah sebatian yang diperoleh daripada benda hidup seperti gula, kanji, protein, vitamin, enzim dan lain-lain. Bahan-bahan ini diperoleh daripada tumbuhan dan binatang.

3 Inorganic compounds are carbon compounds that usually do not contain carbon to carbon bonds such as carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), calcium carbonate (CaCO3) etc. / Sebatian tak organik adalah sebatian karbon yang biasanya

tidak mengandungi karbon dan ikatan karbon seperti karbon dioksida(CO2), karbon monoksida(CO), kalsium karbonat(CaCO3) dan lain-lain.

4 Most organic compounds contain the element carbon and hydrogen. Complete combustion of organic compounds produces carbon dioxide and water. / Kebanyakan sebatian organik mengandungi unsur karbon dan hidrogen. Pembakaran lengkap sebatian organik menghasilkan karbon dioksida dan air.

Hydrocarbon / Hidrokarbon 1 Hydrocarbons are organic compounds that contain only carbon, C and hydrogen, H. / Hidrokarbon adalah sebatian organik yang hanya mengandungi karbon, C dan hidrogen, H sahaja.

2 Hydrocarbons are classified into two groups: / Hidrokarbon boleh dikelaskan kepada dua kumpulan: Saturated hydrocarbons / Hidrokarbon tepu Definition Definasi

Example of *structural formula Contoh *formula struktur

double or Hydrocarbon that contain at least one ––––––– single Hydrocarbon that contain only –––––––––– triple covalent bond between carbon atoms. ––––––– covalent bonds between carbon atoms.

Hidrokarbon yang mengandungi sekurang-kurangnya Hidrokarbon yang mengandungi ikatan kovalen ganda dua atau ganda tiga satu ikatan kovalen ––––––––––– ––––––––––– tunggal sahaja di antara atom kabon. ––––––––– di antara atom karbon.

H

H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

Single covalent bond between carbon atoms. –––––––

tunggal sahaja di antara karbon. Ikatan kovalen –––––––––

*Homologous series *Siri Homolog

Unsaturated hydrocarbons / Hidrokarbon tak tepu

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

Double covalent bond between carbon atoms. ––––––––

ganda dua di antara karbon. Ikatan kovalen –––––––––

Alkane / Alkana

Alkene / Alkena

* Homologous series are carbon compounds that have the certain general characteristics.

* Siri homolog adalah sebatian karbon yang mempunyai sifat-sifat am yang tertentu.

* Structural formula is a chemical formula that shows how atoms are bonded to each other covalently in a molecule.

* Formula struktur ialah formula kimia yang menunjukkan bagaimana atom terikat di antara satu sama lain secara kovalen dalam suatu molekul.

3 The main source of hydrocarbons is petroleum. It is formed as a result of decomposition of plants and animals that died million years ago. / Sumber utama hidrokarbon ialah petroleum. Ia terbentuk daripada penguraian tumbuhan dan binatang yang n io

Sdn. B

m

41

. hd

Publicat

telah mati sejak berjuta-juta tahun dahulu.

Nila


4 Petroleum is a mixture of different molecular size hydrocarbons. These hydrocarbons can be separated using fractional hydrocarbons with different molecular distillation of petroleum at different temperature. This process separates ______________ size (petroleum gas, petrol, naphta, kerosene, diesel and lubricating oil). / Petroleum ialah campuran molekul hidrokarbon

yang berlainan saiz. Hidrokarbon ini boleh diasingkan melalui penyulingan berperingkat petroleum pada suhu yang berlainan. Proses ini mengasingkan hidrokarbon yang mempunyai saiz molekul yang berlainan (gas petroleum, petrol, nafta, kerosin, diesel dan minyak pelincir).

Alkane / Alkana CnH2n + 2 , where n = 1, 2, 3, … / Alkana adalah hidrokarbon yang 1 Alkanes are hydrocarbons with general formula ––––––––––– C H , di mana n = 1, 2, 3, ... mempunyai formula am ––––––––––– n 2n + 2 single 2 Each carbon atom is bonded to four other atoms by ––––––––––– covalent bonds that is C – C or C – H. It is classified as saturated saturated hydrocarbons. (A hydrocarbon contains only single covalent bonds between carbon atoms). ––––––––––– ––––––––––– tunggal iaitu C – C atau C – H. Ia dikelaskan / Setiap atom karbon terikat kepada empat atom lain oleh ikatan kovalen ––––––––––– tepu tepu sebagai hidrokarbon ––––––––––– . (Hidrokarbon ––––––––––– mengandungi ikatan kovalen tunggal sahaja di antara atom karbon).

Example / Contoh: a. Methane / Metana, CH4

H

H

H H

C

C

H

H H

H

Represents ‘•×’ (one pair of electrons is shared to form a single covalent bond) Mewakili ‘•×’ (Sepasang elektron

dikongsi untuk membentuk ikatan kovalen tunggal)

Structural formula of methane, CH4

Electron arrangement in methane molecule, CH4

Formula struktur metana, CH4

Susunan elektron dalam molekul metana, CH4

3 Each carbon atom in the structural formula must have a total of four pairs of electrons shared with another carbon and hydrogen atom to achieve octet electron arrangement. (Each carbon atom must have four ‘–’ in the structural formula). Setiap atom karbon dalam formula struktur mesti mempunyai empat pasang elektron yang dikongsi dengan atom karbon dan hidrogen yang lain untuk mencapai susunan elektron oktet. (Setiap atom karbon mesti mempunyai empat ‘–’ dalam formula strukturnya).

4 Each hydrogen atom in the structural formula must have one pair of electrons shared with carbon to achieve duplet electron arrangement. (Each hydrogen atom must have one ‘–’ in the structural formula). Setiap atom hidrogen dalam formula struktur mesti mempunyai satu pasang elektron yang dikongsi dengan karbon untuk mencapai susunan atom duplet (Setiap hidrogen mesti mempunyai satu ‘–’ dalam formula strukturnya).

5 Naming of alkanes / Penamaan alkana a. The name of straight chain alkanes (all the carbon atoms are joined in a continuous chain) are made up of two component parts. / Nama bagi alkana berantai lurus (semua atom karbon yang bergabung dalam rantai yang berterusan) terdiri daripada dua komponen:

i. Stem/root: indicates the number of carbon atoms in the longest continuous carbon chain. The name of stems for the first ten straight alkanes are: / Awalan/induk: menunjukkan bilangan atom karbon dalam rantai karbon berterusan yang paling panjang. Nama awalan bagi sepuluh alkana pertama adalah:

Number of carbon, C

1

2

3

4

5

Stem / Awalan

Meth

Eth

Prop

But

Pent

Bilangan karbon, C

Met

Et

Prop

But

Pent

6

7

8

9

10

Hex

Hept

Oct

Non

Dec

Heks

Hept

Okt

Non

Dek

ii. Suffix/ending: indicates the group of the compound. For alkane, the suffix is ‘ane’ because it belongs to the alkane group. / Akhiran: menunjukkan kumpulan sebatian. Bagi alkana, akhiran adalah ‘ana’ kerana ia adalah dalam

n Sdn.

42

d. Bh

m

tio

Nil a

kumpulan alkana. Publica


b. Complete the table below. / Lengkapkan jadual berikut: Number of formula CnH2n + 2 carbon atoms Molecular Formula molekul Bilangan atom karbon

Name of alkane

Structural formula Formula struktur

CnH2n + 2

Nama alkana

H

1 (meth / met)

CH4

H

C

Methane

H

H

5 (pent / pent)

6 (hex / heks)

7 (hept / hept)

8 (oct / okt)

9 (non / non)

10 (dec / dek)

C3H8

H

C4H10

H

C5H12

H

C7H16

H

C8H18

H

C9H20

C10H22

H

H

C

H

H

Ethane

H

H

H

H

C

C

C

H

H

H

Propane

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

H

Butane

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

C6H14

C

Pentane

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

Hexane

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

Heptane

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Octane

H

Nonane

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Decane

n io

Sdn. B

43

. hd

Publicat

4 (but / but)

H

m

3 (prop / prop)

C2H6

H

Nila

2 (eth / et)

H


Chemical Properties of Alkane / Sifat-sifat Fizikal Alkana molecules , the atoms are bonded together by a ––––––––––– strong 1 Alkanes are covalent compounds which consist of ––––––––––– molecules are held together by ––––––––––– weak covalent bond. These ––––––––––– Van der Waals forces (intermolecular forces). molekul , atom-atom terikat bersama oleh ikatan kovalen yang kuat. Alkana adalah sebatian kovalen yang terdiri daripada –––––––––––

Molekul-molekul ini ditarik bersama oleh daya Van der Waals yang lemah (daya antara molekul). –––––––––––––––– insoluble in water but dissolve in 2 Alkanes have physical properties similar to covalent compounds. Alkanes are ––––––––––– organic solvents, cannot conduct electricity, low melting/boiling points and less dense than water. / Alkana mempunyai sifat tidak larut fizikal yang sama dengan sebatian kovalen. Alkana ––––––––––––––––– dalam air tetapi larut dalam pelarut organik, tidak boleh mengalirkan arus elektrik, takat lebur/didih yang rendah dan kurang tumpat berbanding air.

3 Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: Name of members

Nama ahli-ahli

Methane Metana

Ethane Etana

Propane Propana

Butane Butana

Pentane Pentana

Hexane Heksana

Heptane Heptana

Octane Oktana

Nonane Nonana

Decane Dekana • • •

Molecular formula Formula molekul

Melting point/ °C Boiling point/°C Takat lebur/ °C

Takat didih/°C

CH4

–182

C2H6

Molar mass/ g mol

-1

Physical state at room temperature

Jisim molar/g mol–1

Keadaan fizikal pada suhu bilik

–162

16

Gas

–183

–89

30

Gas

C3H8

–188

–42

44

Gas

C4H10

–138

–0.5

58

Gas

C5H12

–130

36

72

Liquid

C6H14

–95

69

86

Liquid

C7H16

–91

98

100

Liquid

C8H18

–57

126

114

Liquid

C9H20

–54

153

128

Liquid

C10H22

–30

174

142

Liquid

The physical state of alkane is determined by its melting and boiling points. / Sifat fizikal alkana ditentukan oleh takat lebur dan didihnya. The alkane is in gas form if its melting and boiling points are below room temperature. / Alkana adalah dalam bentuk gas jika takat lebur dan didihnya di bawah suhu bilik. The alkane is in liquid form if its melting point is below room temperature and its boiling is higher than room temperature. Alkana adalah dalam bentuk cecair jika takat leburnya di bawah suhu bilik dan takat didihnya lebih tinggi dari suhu bilik.

four gas at room temperature. Pentane to decane are –––––––– liquid . 4 The first ––––––––––– members of alkanes exist as ––––––– Empat ahli pertama alkana wujud sebagai ––––––––– gas cecair . pada suhu bilik. Pentana hingga dekana adalah –––––––– –––––––– 5 As the number of carbon atoms in a molecule of alkane increases: / Apabila bilangan atom karbon dalam satu molekul alkana meningkat:

Publica

n Sdn.

44

d. Bh

m

tio

Nil a

increase , the ––––––––––––– Van der Waals forces between molecules (intermolecular a. The molecular size of alkane ––––––––––– increases , more ––––––– heat energy is needed to –––––––––– overcome this force, the melting and boiling points forces) ––––––––––– increase bertambah Van der Waals bertambah kuat , . / Saiz molekul alkana , daya (daya antara molekul) –––––––––––––– ––––––––––– ––––––––– ––––––––––––––– haba mengatasi bertambah . semakin banyak tenaga ––––––––– diperlukan untuk ––––––––––––– daya ini, takat lebur dan takat didih ––––––––– bertambah . increase . / Kelikatan dan ketumpatan alkana –––––––––– b. The viscosity and density of alkane ––––––––––– terbakar dan dinyalakan. flammable , harder to ignite. / Alkana semakin susah untuk –––––––––– c. The alkane becomes less –––––––––


Chemical Properties of Alkanes / Sifat-sifat Kimia Alkana saturated hydrocarbon which only have single covalent bonds, C – C and C – H. They are not reactive 1 Alkanes are ––––––––––– because the strong C – C and C – H bonds in the molecules need a lot of energy to break. / Alkana adalah hidrokarbon tepu yang hanya mempunyai ikatan kovalen tunggal, C – C dan C – H. Ia tidak reaktif kerana ikatan C – C dan C – H yang kuat ––––––– dalam molekul memerlukan tenaga yang banyak untuk diputuskan. 2 Two chemical reaction of alkanes: / Dua tindak balas kimia bagi alkana adalah: a. Combustion. / Pembakaran. b. Substitution reaction. / Tindak balas penukargantian. 3 Combustion of alkane / Pembakaran alkana

a. Alkanes undergo complete combustion in the presence of sufficient oxygen to form carbon dioxide and water only.

Alkana mengalami pembakaran lengkap dengan kehadiran oksigen yang secukupnya untuk membentuk karbon dioksida dan air sahaja.

Alkane + Oxygen → Carbon dioxide + Water / Alkana + Oksigen → Karbon dioksida + Air b. Balance the equations: / Seimbangkan persamaan berikut: 2 O2 → CO2 + ––– 2 H2O CH4 + ––– 7

2 CO2 + ––– 3 H2O C2H6 + –– 2 O2 → ––– –––

5 O2 → ––– 3 CO2 + ––– 4 H 2O C3H8 + –––

Balancing the equations: / Mengimbangkan persamaan: Step 1: Balance C / Langkah 1: Seimbangkan C Step 2: Balance H / Langkah 2: Seimbangkan H Step 3: Balance O, can use fraction / Langkah 3: Seimbangkan O,

dan boleh gunakan pecahan

c. Alkanes undergo incomplete combustion when there is insufficient oxygen to form carbon dioxide, carbon monoxide, carbon (in the form of soot) and water. / Alkana melalui pembakaran yang tak lengkap apabila tiada oksigen yang mencukupi untuk membentuk karbon dioksida, karbon monoksida, karbon(dalam bentuk jelaga) dan air.

Example / Contoh: 2CH4 (g) + 3O2 (g) → C(s) + CO2 (g) + 4H2O(g) or / atau 6CH4 (g) + 9O2 (g) → 2C(s) + 2CO + 2CO2 (g) + 12H2O(g)

d. When alkanes are burnt, large quantities of heat are released. This makes alkanes suitable for use as a fuel. / Apabila alkana dibakar, kuantiti haba yang banyak dibebaskan. Ini menjadikan alkana sesuai untuk dijadikan bahan api.

4 Substitution reaction: / Tindak balas penukargantian: sunlight (ultraviolet light). / Berlaku apabila a. Occurs when an alkane is mixed with a halogen in the presence of ––––––––––– cahaya matahari suatu alkana dicampurkan dengan halogen dengan kehadiran ––––––––––––––––––––––– (sinaran ultraungu).

b. In this reaction, each hydrogen atom in the alkane molecule is substituted one by one by another atom, usually halogen atoms. The sunlight or UV light is needed to break covalent bond in halogen and alkane molecules to produce hydrogen and chlorine atom. / Dalam tindak balas ini, setiap atom hidrogen dalam molekul alkana digantikan satu demi satu oleh atom yang lain, biasanya atom halogen. Cahaya matahari atau sinaran UV diperlukan untuk memutuskan ikatan kovalen dalam molekul halogen dan alkana untuk menghasilkan atom hidrogen dan klorin.

c. For example, when methane reacts with chlorine gas in the presence of ultraviolet light, a variety of substituted products are formed: / Contohnya, apabila metana bertindak balas dengan gas klorin dalam kehadiran sinaran ultraungu, pelbagai hasil yang bertukarganti terbentuk:

H +

H

Cl – Cl

UV

H

Cl atom substitutes H in CH4

Atom Cl menggantikan H dalam CH4

H

H atom substitutes Cl in Cl2

C

H

+

H – Cl

Cl

Atom H menggantikan Cl dalam Cl2

+

Cl2

UV

CH3Cl

+

(chloromethane / klorometana)

HCl n io

Sdn. B

45

. hd

Publicat

CH4

m

C

Nila

H

H


Further substitution of chlorine atoms in the chloromethane molecule produces dichloromethane, trichloromethane and tetrachloromethane. Complete the following substitution reaction.

Penukargantian yang seterusnya bagi atom klorin dalam molekul klorometana menghasilkan diklorometana, triklorometana dan tetraklorometana. Lengkapkan tindak balas penukargantian berikut:

CH3Cl + Cl2

UV

CH2Cl2 + HCl –––––––––––––––––––––––––––– (dichloromethane / diklorometana)

CH2Cl2 + Cl2

UV

CHCl3 –––––––––––––––––––––––––––– + HCl (trichloromethane / triklorometana)

CHCl3 + Cl2

UV

CCl4 –––––––––––––––––––––––––––– + HCl (tetrachloromethane / tetraklorometana)

5 The effect of methane in everyday life: / Kesan metana dalam kehidupan seharian: i. Methane is the major component in natural gas (gas found together with petroleum). Metana adalah komponen utama dalam gas asli (gas yang dijumpai bersama petroleum). ii. Methane gas is produced when waste organic matter decompose in the absence of oxygen. As methane is a combustible gas, it can cause fire in landfills and peat swamps. Gas metana terhasil apabila bahan buangan organik terurai tanpa kehadiran oksigen. Oleh kerana metana boleh terbakar, ia boleh menyebabkan kebakaran di tempat buangan sampah dan paya gambut.

Alkene / Alkena 1 Alkenes are hydrocarbons with the general formula CnH2n, where n = 2, 3, … Alkena adalah hidrokarbon dengan formula am CnH2n, di mana n = 2, 3, …… unsaturated 2 Every alkene has a carbon-carbon double covalent bond, C = C in its molecule. It is classified as –––––––––––––– unsaturated double hydrocarbons. (An –––––––––––––– hydrocarbon contains at least one –––––––––––––– covalent bond between carbon atoms). / Setiap alkena mempunyai satu ikatan ganda dua karbon-karbon, C = C dalam molekulnya. Ia boleh dikelaskan tidak tepu . (Hidrokarbon ––––––––– tidak tepu mengandungi sekurang-kurangnya satu ikatan kovalen ––––––––– ganda dua sebagai hidrokarbon ––––––––– di antara atom-atom karbon) Example / Contoh: a. Ethene / Etena, C2H4

H

H

H

C

C

H

Electron arrangement in ethene molecule, C2H4 Susunan elektron dalam molekul etena, C2H4

H

H

H

C

C

H

Structural formula for ethene, C2H4 Formula struktur bagi etena, C2H4

double covalent bond 3 The first member of alkenes has two carbon atoms in a molecule because ––––––––––––––––––––––– is formed between two carbon atoms. / Ahli pertama alkena mempunyai dua atom karbon dalam satu molekul kerana ikatan kovalen ganda dua terbentuk di antara dua atom karbon. ––––––––––––––––––––– 4 Naming of alkenes / Penamaan alkena a. The name of straight chain alkenes are also made up of two component parts. Nama bagi rantai lurus alkena juga terdiri daripada dua komponen. i. Stem/root: / Awalan: Indicates the number of carbon atoms in the longest continuous carbon chain. The name of the stems for the first nine straight alkanes are eth, prop, but, pent, hex, hept, oct, non and dec. Menunjukkan bilangan atom karbon dalam rantai karbon yang terpanjang. Nama awalan bagi sembilan alkena lurus pertama adalah et, prop, but, pent, heks, hept, okt, non dan dek.

ii. Suffix/ending: / Akhiran: Indicates the group of the compound. For alkene, the suffix is ‘ene’ because it belongs to the alkene group.

Menunjukkan kumpulan bagi sebatian. Bagi alkena, akhiran adalah ‘ena’ kerana ia tergolong dalam kumpulan alkena.

b. Naming the straight chain alkene: / Menamakan rantai lurus alkena: i. Determine the longest carbon chain containing double bond ⇒ give the stem name according to the number of carbon atoms i.e eth, prop, but, pent, hex, hept, oct, non and dec. Tentukan rantai karbon terpanjang yang mengandungi ikatan ganda dua ⇒ memberikan nama awalan berdasarkan bilangan atom karbon iaitu et, prop, but, pent, heks, hept, okt, non dan dek.

Publica

n Sdn.

46

d. Bh

m

tio

Nil a

ii. Add the suffix “ene” at the end of the name. / Tambahkan akhiran “ena” pada setiap penghujung nama.


c. Complete the table below: / Lengkapkan jadual berikut: Number of Molecular carbon atoms formula Bilangan atom karbon

2

3

Structural formula

Formula molekul

Name

Formula struktur

C2H4

C3H6

H

H

H

C

C

H

H

Nama

Ethene

H

H

H

C

C

C

Propene

H

H

7

8

9

10

C5H10

H

C7H14

H

C8H16

H

C9H18

C10H20

H

H

C

C

C

C

H

H

Butene

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

H

H

H

H

C6H12

H

Pentene

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

Hexene

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

Heptene

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

Octene

H

Nonene

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Decene

n io

Sdn. B

47

. hd

Publicat

6

H

H

m

5

C4H8

H

Nila

4

H


Physical Properties of Alkenes / Sifat-Sifat Fizikal Alkena 1 Physical properties of alkenes are similar to alkanes. Alkenes are covalent compounds which consist of molecules . The atoms strong weak covalent bond. These molecules are held together by Van are bonded together by a der Waals forces (intermolecular forces). / Sifat-sifat fizikal alkena adalah menyerupai alkana. Alkena adalah sebatian Kovalen molekul , atom-atom terikat bersama oleh ikatan kovalen yang ––––––––– kuat Molekul-molekul ini ditarik yang terdiri daripada ––––––––– . –––––––––––––– lemah bersama oleh daya Van der Waals yang ––––––––– (daya antara molekul). insoluble in water but dissolve in 2 Alkenes have physical properties similar to covalent compounds. Alkene are organic solvents, cannot conduct electricity, low melting/boiling points and less dense than water. / Alkena mempunyai sifattak larut di dalam air tetapi larut dalam pelarut organik, tidak boleh sifat fizikal yang sama dengan sebatian kovalen. Alkena ––––––––– mengalirkan arus elektrik, takat lebur/didih yang rendah dan kurang tumpat daripada air.

3 Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: Name of members

Molecular formula

Melting point/ °C Boiling point/°C

Molar mass/ g mol–1 Jisim molar g mol–1

Physical state at room temperature

Takat lebur/ °C

Takat didih/°C

C2H4

–169

–104

28

Gas

Propene / Propena

C3H6

–185

–47

42

Gas

Butene / Butena

C4H8

–185

–6

56

Gas

Pentene / Pentena

C5H10

–165

30

70

Liquid

Hexene / Heksena

C6H12

–140

63

84

Liquid

Heptene / Heptena

C7H14

–119

93

98

Liquid

Octene / Oktena

C8H16

–104

122

112

Liquid

Nonene / Nonena

C9H18

–94

146

126

Liquid

Decene / Dekena

C10H20

–87

171

140

Liquid

Nama ahli

Formula molekul

Ethene / Etena

Sifat fizikal pada suhu bilik

liquid 4 Physical state at room temperature: ethene, propene and butene are gases . Pentene to decene are gas cecair . Sifat fizikal pada suhu bilik: etena, propena dan butena adalah ––––––––– . Pentena hingga dekene adalah –––––––––

.

low weak 5 Alkenes have ––––––– melting and boiling points because the –––––––––– Van der Waals forces (intermolecular less forces) between small molecules need –––––––––– heat energy to overcome. rendah kerana daya Van der Waals (daya antara molekul) yang ––––––––– lemah di Alkena mempunyai takat lebur dan didih yang ––––––––– rendah untuk diatasi. antara molekul kecil memerlukan tenaga haba yang –––––––––

Publica

n Sdn.

48

d. Bh

m

tio

Nil a

increases , the Van der 6 As the number of carbon atoms per molecule of alkene increases, the molecular size of alkene –––––––––– increases between molecules, more –––––––––– heat overcome Waals or inter molecular forces –––––––––– energy is needed to –––––––––– increase this forces, the melting and boiling points –––––––––– . meningkat , daya Van der Waals atau Apabila bilangan atom karbon dalam setiap molekul alkena meningkat, saiz molekul alkena ––––––––– meningkat , semakin banyak tenaga ––––––––– haba mengatasi daya ini, takat lebur dan daya antara molekul juga ––––––––– diperlukan untuk ––––––––– meningkat . takat didih juga –––––––––


Chemical Properties of Alkenes / Sifat-Sifat Kimia Alkena reactive than alkanes because of the existence of covalent double bond between two 1 Alkenes are chemically more –––––––––– carbon atoms. Almost all of the chemical reactions of alkene occur at the double bond. reaktif Alkena adalah secara kimia lebih ––––––––– berbanding alkana kerana kewujudan ikatan kovalen ganda dua di antara dua atom karbon. Hampir semua tindak balas kimia alkena berlaku di ikatan ganda dua.

2 The chemical reactions of alkenes are: / Tindak balas kimia alkena adalah: a. combustion / pembakaran b. addition reaction / tindak balas penambahan 3 Combustion of alkenes / Pembakaran alkena a. Alkene burns completely in the excess oxygen to produce carbon dioxide and water: Alkena terbakar dengan lengkap dalam keadaan oksigen berlebihan untuk menghasilkan karbon dioksida dan air: Alkene + Oxygen → Carbon dioxide + Water / Alkena + Oksigen → Karbon dioksida + Air b. Balance the following equations: / Seimbangkan persamaan berikut: 3 O2 → ––– 2 CO2 + ––– 2 H2O i. C2H4 + –––

9 –– 3 CO2 + ––– 3 H2O 2 O2 → ––– ii. C3H6 + –––

6 O2 → ––– 4 CO2 + ––– 4 H2O iii. C4H8 + –––

Balancing the equations: / Mengimbangkan persamaan: Step 1: Balance C / Langkah 1: Seimbangkan C Step 2: Balance H / Langkah 2: Seimbangkan H Step 3: Balance O, and can use fraction

Langkah 3: Seimbangkan O, dan boleh gunakan pecahan

c. Alkene burns incompletely in limited supply of oxygen to form carbon monoxide, carbon (in the form of soot) and water. / Alkena terbakar dengan tidak lengkap dalam keadaan bekalan oksigen yang terhad untuk membentuk karbon

monoksida, karbon (dalam bentuk jelaga) dan air. Example / Contoh:

C2H4(g) + O2(g) → 2C(s) + 2H2O(g) or / atau C2H4(g) + 2O2(g) → 2CO(g) + 2H2O (g) d. Combustion of alkene will produce more sooty flame compared with their corresponding alkane. This is due to higher percentage of carbon (by mass) in alkene than its corresponding alkane (the percentage of carbon for the same number of carbon atom per molecule of alkane and alkene is higher in alkene). Pembakaran alkena akan menghasilkan nyalaan yang lebih berjelaga berbanding alkana. Ini kerana peratus karbon mengikut

Corresponding hydrocarbon Hidrokarbon yang selaras

Propane

Propana, C3H8

Propene

Propena, C3H6

Percentage of carbon by mass

n io

Sdn. B

m

49

. hd

Publicat

Percentage of carbon / Peratusan karbon Percentage of carbon / Peratusan karbon 12 × 3 12 × 3 = × 100% Peratusan karbon berdasarkan = 12 × 3 + 8 × 1 × 100% 12 × 3 + 6 × 1 jisim = 81.81% = 85.7%

Nila

jisim yang lebih tinggi dalam alkena berbanding alkana (Peratusan karbon bagi bilangan atom per molekul yang sama bagi alkena dan alkana adalah lebih tinggi dalam alkena). Example / Contoh:


4 Addition reaction / Tindak balas penambahan a. As alkenes are unsaturated hydrocarbon, they undergo addition reaction. An addition reaction is a reaction in double single which other atoms are added to each carbon atom of the –––––––––– bond, –C=C– to form –––––––––– covalent bond product –C–C–. / Oleh kerana alkena adalah hidrokarbon tak tepu, ia melalui tindak balas penambahan. Tindak balas ganda dua , –C=C– penambahan ialah tindak balas di mana atom lain ditambah kepada setiap atom karbon pada ikatan ––––––––––– tunggal untuk membentuk hasil ikatan kovalen ––––––––––– –C–C–.

H

H

C

C

+

Unsaturated / Tak tepu

X

Y

H

H

C

C

Y

X

Saturated / Tepu

b. Five of addition reaction in alkenes that will be studied in this topic are: / Lima tindak balas penambahan yang akan dipelajari dalam topik ini ialah:

i. ii. iii. iv. v. vi.

Addition of hydrogen (hydrogenation) / Penambahan hidrogen (penghidrogenan) Addition halogen (halogenation) / Penambahan halogen (penghalogenan) Addition of hydrogen halide / Penambahan hidrogen halida Addition of water (hydration) / Penambahan air (penghidratan) Addition of acidified potassium manganate(VII), KMnO4 solution Penambahan larutan kalium manganat(VII) berasid, KMnO4

Addition polymerisation / Pempolimeran penambahan

c. Addition of Hydrogen (Hydrogenation) / Penambahan Hidrogen (Penghidrogenan) catalyst i. Alkenes react with hydrogen at 180°C in the presence of nickel/platinum as a –––––––––– to produce alkanes . / Alkena bertindak balas dengan hidrogen pada suhu 180°C dengan kehadiran nikel/platinum sebagai –––––––––– mangkin alkana ––––––––––– untuk menghasilkan –––––––––––. alkane alkene (unsaturated ii. Hydrogenation is used to prepare an –––––––––– (saturated compound) from an –––––––––– alkana compound) in industry. / Penghidrogenan digunakan untuk menyediakan ––––––––––– (sebatian tepu) daripada alkena (sebatian tak tepu) dalam industri. ––––––––––– iii. Example / Contoh: H H

H

C

C

H

+

+

CH4

H2

Ni 180°

H2

Ni 180°

H

H

H

C

C

H

H

H

C2H6

iv. Complete the following: / Lengkapkan yang berikut:

C3H6 –––––––––––––– Propene / Propena +

H2

Ni 180°

C3H8 –––––––––––––– Propane / Propana

C4H8 –––––––––––––– Butene / Butena +

H2

Ni 180°

4H10 –––––––––––––– Butane / Butana

CnH2n –––––––––––––– Alkene / Alkena +

H2

Ni 180°

Publica

n Sdn.

50

d. Bh

m

tio

Nil a

C

C

nH2n+2 –––––––––––––– Alkane / Alkana

alkene with the present of nickel as a –––––––– catalyst will produce –––––––– alkane . ⇒ Hydrogenation of an –––––––– alkena dengan kehadiran nikel sebagai –––––––– mangkin akan menghasilkan –––––––– alkana . Penghidrogenan ––––––


d. Addition of Halogen (Halogenation) / Penambahan Halogen (Penghalogenan) i. Alkenes react with halogens such as chlorine and bromine at room conditions (no catalyst or ultraviolet needed) Alkena bertindak balas dengan halogen seperti klorin dan bromin pada keadaan bilik (tanpa mangkin atau sinaran ultraungu yang diperlukan) ii. Example / Contoh:

H

H

H

C

C

H

+

Ethene

+

H

C

C

H

Br Br 1, 2-dibromoethane

Air bromin

C2H4

H

Bromine water

Etena

Br2

H

1, 2-dibromoetana

Br2

C2H4 Br2

brown decolourised . This When ethene gas is passed through bromine water, –––––––––– colour of bromine water is ––––––––––––– distinguish reaction is used to –––––––––– a saturated hydrocarbon and unsaturated hydrocarbon.

perang air bromin menjadi ––––––––– luntur . Tindak balas ini digunakan Apabila gas etena dilalukan pada air bromin, warna ––––––––– membezakan hidrokarbon tepu dan hidrokaron tak tepu. untuk ––––––––––––

e. Addition of Hydrogen Halide / Penambahan Hidrogen Halida i. Alkenes react with hydrogen halide such as hydrogen chloride or hydrogen bromide at room temperature to form haloalkane. / Alkena bertindak balas dengan hidrogen halida seperti hidrogen klorida atau hidrogen bromida pada suhu bilik untuk membentuk haloalkana.

ii. Example / Contoh: C2H4(g) Ethene

+

Etena

HCl(g) Hydrogen chloride

C2H5Cl (g) Chloroethane

Hidrogen klorida

Kloroetana

Complete the following equation. / Lengkapkan persamaan berikut. H H H

C

C

H

+

HCl

H

H

H

C

C

H

Cl

H

f. Addition of Acidified Potassium Manganate(VII), KMnO4 Solution Penambahan Larutan Kalium Manganat(VII) Berasid, KMnO4 double bond i. In this reaction, two hydroxyl, -OH groups are added to the carbon-carbon –––––––––––––– in an alkene ikatan ganda dua molecule. / Dalam tindak balas ini, dua hidroksil kumpulan -OH ditambah kepada ––––––––––––––––––– karbonkarbon dalam molekul alkena.

decolourised the –––––––––– purple ii. An alkene –––––––––––––– solution of acidified potassium manganate(VII). This reaction distinguish saturated unsaturated is used to –––––––––––––– a –––––––––––––– hydrocarbon and –––––––––––––– hydrocarbon. / Alkena melunturkan ungu warna larutan kalium manganat(VII) berasid. Tindak balas ini digunakan untuk ––––––––––––– ––––––––– tak tepu . tepu membezakan hidrokarbon ––––––––– dan hidrokarbon ––––––––– Example / Contoh: H H H H H

+

H2O(l) + [O]

C2H4(g)

C

C

H

OH OH Ethane-1, 2-diol

Ethene / Etena

H

Etana-1, 2-diol

+

H2O(l) + [O]

Complete the following equation. / Lengkapkan persamaan berikut. C3H6(g) + H2O(l) + [O]

C2H4(OH)2(l) C3H6(OH)2 n io

Sdn. B

51

. hd

Publicat

C

m

C

Nila

H


g. Addition of Water (Hydration Reaction) / Penambahan Air (Tindak balas Penghidratan) i. Alkenes react with water (in the form of steam) at high temperature and pressure in the presence of phosphoric acid as a catalyst to produce alcohols. / Alkena bertindak balas dengan air (dalam bentuk stim) pada suhu dan tekanan yang tinggi dalam kehadiran asid fosforik sebagai mangkin untuk menghasilkan alkohol.

Example / Contoh: H H C

C

C

H

+

H2O(g)

H3PO4 300ºC/60 atm

H

H

H

C

C

H OH Ethanol / Etanol

Ethene / Etena C2H4(g) + H2O(g)

C2H5OH(l)

ii. Complete the following equations. / Lengkapkan persamaan berikut. H H H H H H H

C

C

C

H + H2O(g)

H

H3PO4 H 300ºC/60 atm

C H

H Propene / Propena

C

C

H OH Propan-1-o1

C3H6(g)

+

H2O(g)

H3PO4 300ºC/60 atm

C3H7OH

C4H8(g)

+

H2O(g)

H3PO4 300ºC/60 atm

C4H9OH

CnH2n

+

H2O(g)

H3PO4 300ºC/60 atm

CnH2n + 1OH

or H H atau

H

H

H

C

C

C

H

H

OH H Propan-2-o1

Alcohol

Alkene Alkena

Alkohol

⇒ Addition of steam to alkene is a method to manufacture alcohol in industry. Penambahan stim kepada alkena adalah satu cara untuk menghasilkan alkohol dalam industri. h. Addition Polymerisation Reaction / Pempolimeran Penambahan i. In this reaction, small alkene molecules undergo addition reaction at a high pressure of 1 000 atm and temperature polymer . of 200°C. Thousands of alkene molecule join together to form a long chain giant molecules called ––––––––––

ii. iii.

Publica

n Sdn.

52

d. Bh

m

tio

Nil a

Dalam tindak balas ini, molekul alkena yang kecil melalui tindak balas penambahan pada tekanan yang tinggi iaitu 1 000 atm dan suhu 200°C. Beribu-ribu molekul alkena bergabung untuk membentuk rantai panjang molekul besar yang dipanggil polimer . –––––––––

monomers . The small repeating units of molecules that join together to form polymer are called –––––––––––– monomer . Unit kecil molekul-molekul yang berulang bergabung untuk membentuk polimer dipanggil ––––––––– Example / Contoh: Polymerisation of ethene: / Pempolimeran etena:

H

H

H

H

n C

C

C

C

H

H

H

H

Ethene / Etena

Polythene / Polietena

n is large number up to a few thousands

n n ialah nombor yang besar sehingga beberapa ribu


Polymerisation of propene: / Pempolimeran propena:

H

CH3

H

CH3

n C

C

C

C

H

H

H

H

n

––––––––––––––––––––– Polypropene / Polipropena

Propene / Propena

5 Conclusion of Addition Reaction of Alkene / Kesimpulan Tindak Balas Penambahan bagi Alkena Alkene Alkena, CnH2n

Addition of hydrogen halide Penambahan hidrogen halida, HX

Addition of acidified KMnO4

Alkane / Alkana, CnH2n + 2

CnH2n + 1X

CnH2n(OH)2

CnH2nX2

Addition Polymerisation Penambahan pempolimeran

Alcohol / Alkohol, CnH2n + 1OH

(CnH2n)n

H3PO4 300ºC/60 atm

n io

Sdn. B

53

. hd

Publicat

Penambahan halogen, X2

Addition of water Penambahan air, H2O

m

Addition of Halogen

Penambahan KMnO4 berasid

Nila

Addition of hydrogen Penambahan hidrogen, H2 Ni, 180ºC


Comparing Properties of Alkane with Alkene (Using hexane and hexene in the laboratory)

Membanding Sifat-sifat Alkana dengan Alkena (Menggunakan heksana dan heksena di dalam makmal)

Chemical Properties Sifat kimia

Sootiness of flame

Observation / Pemerhatian Procedure / Prosedur

F ilter paper / Kertas turas

Kejelagaan nyalaan api Hexane

Heksana

Porcelein dish

Mangkuk penyejat

Hexene

Heksena

2 cm3 of hexane and hexene 1. –––––– are poured into two separated porcelain dishes . –––––––––––––– 2 cm3 heksana dan Sebanyak ––––– heksena dituang ke dalam dua mangkuk penyejat berbeza. –––––––––––––––

lighted wooden splinter is 2. A –––––––––––––––––––––– used to light up the two liquids. Kayu uji menyala digunakan –––––––––––––––

untuk menyalakan kedua-dua cecair.

3. When the burning occurs, a filter paper is held piece of –––––––––– above each flame as shown in the diagram. Semasa pembakaran berlaku, sehelai kertas turas dipegang di atas ––––––––––– setiap nyalaan dalam kedua-dua piring seperti ditunjukkan dalam rajah.

Publica

n Sdn.

54

d. Bh

m

tio

Nil a

4. The flame is observed for its sootiness and the amount of –––––––––– soot collected on the –––––––––– filter paper is two pieces of –––––––––– recorded. Nyalaan tersebut diperhatikan untuk kejelagaannya dan kuantiti ––––––––––––– jelaga yang terkumpul pada ––––––––––– kertas turas dicatat. dua helai –––––––––––

Hexane

Heksana

Explanation/Chemical Equation for Reaction

Hexene

Penerangan/ Persamaaan kimia untuk tindak balas

Heksena

• Hexane • Hexene 1. Combustion of hexene in more air produces –––––––––– burns with burns with a a yellow yellow and soot compared to hexane. sooty flame. very sooty Pembakaran heksena dalam udara menghasilkan flame. lebih jelaga • Less soot ––––––––– berbanding heksana. collected • More soot on the filter collected paper. on the filter 2. Percentage of carbon in hexane, C6H14 paper. Peratusan karbon dalam heksana, C6H14

6(12) = –––––––––– 6(12) + 14(1) × 100%

= 83.72%

3. Percentage of carbon in hexene, C6H12 Peratusan karbon dalam heksena, C6H12

6(12) = –––––––––– 6(12) + 12(1) × 100%

= 85.71%

4. Hexene contains higher percentage –––––––––– of carbon by mass than hexane. Heksena mengandungi persatusan karbon yang lebih tinggi berbanding ––––––––– heksana.


Hexane Heksana

2 cm3 1. –––––––––– of hexane is poured test tube into a –––––––––– . 2 cm3 heksana dituang Sebanyak ––––– tabung uji . ke dalam ––––––––––– 2 – 3 drops of bromine water are 2. –––––––––– added to the hexane. 2 – 3 titik air bromin ditambah ––––––––––– ke dalam heksana.

shaken . 3. The mixture is –––––––––– digoncang Campuran ––––––––––– . 4. All changes that occur are recorded. Semua perubahan yang berlaku direkodkan.

5. Steps 1 to 4 are repeated using hexene to replace hexane. Langkah 1 hingga 4 diulangi menggunakan heksena untuk menggantikan heksana.

balas dengan air bromin kerana ia adalah hidrokarbon yang merupakan hidrokarbon tepu . ––––––––

unsaturated 2. Hexene is –––––––––––– hydrocarbon that contains double covalent –––––––––– bond between carbon atoms, –C=C–. Heksena ialah hidrokarbon tak tepu yang –––––––––

mengandungi ikatan kovalen ganda dua di antara ––––––––––––– atom-atom karbon, –C=C–.

Addition reaction 3. –––––––––– occurs when bromine water is added to hexene to form dibromohexane. penambahan Tindak balas –––––––––––– berlaku apabila air bromin ditambah kepada heksena, untuk membentuk dibromoheksana.

4. Balanced equation: Persamaan seimbang: C6H12 + Br2 C6H12Br2 Hexene 1, 2-dibromohexane

n io

Sdn. B

55

. hd

Publicat

Air bromin

Brown does not react 1. Hexane –––––––––– colour of with bromine water because bromine water it is an alkane which is decolourised. saturated hydrocarbon. –––––––––– tidak bertindak Heksana ––––––––

m

Bromine water

Tindak balas dengan air bromin

Brown colour of bromine water remains unchanged.

Nila

Reaction with bromine water


Reaction with acidified potassium manganate(VII) solution

No change Acidif ied potassium manganate(VII) solution

Tindak balas dengan larutan kalium manganat(VII) berasid

Heksana

Larutan kalium manganat(VII) berasid

Hexane

2 cm 1. Pour –––––––––– of hexane into test tube . a –––––––––– 2 cm3 heksana Sebanyak ––––––––– tabung uji . dituang ke dalam –––––––––––––

Purple colour 1. Hexane does not react of acidified ––––––––––––––– with acidified potassium potassium manganate(VII) solution manganate(VII) saturated because it is –––––––––– solution hydrocarbon. decolourised. Heksana tidak bertindak balas –––––––––––––––––––––

dengan larutan kalium manganat(VII) berasid kerana ia adalah hidrokarbon tepu . –––––––––

3

2 – 3 drops of acidified 2. –––––––––– potassium manganate(VII) solution are added to the hexane. 2 – 3 titik larutan kalium –––––––––––––– manganat(VII) berasid ditambah ke dalam heksana.

shaken . 3. The mixture is –––––––––– digoncangkan Campuran ––––––––––––– . 4. All changes that occur are recorded. Semua perubahan yang berlaku direkodkan.

5. Steps 1 to 4 are repeated using hexene to replace hexane. Langkah 1 hingga 4 diulangi

unsaturated 2. Hexene is –––––––––––– hydrocarbon that contains double covalent –––––––––– bond between carbon atoms, –C=C–. Heksena ialah hidrokarbon tak tepu yang –––––––––

mengandungi ikatan kovalen ganda dua di antara ––––––––––––– atom-atom karbon, –C=C–.

Addition reaction 3. –––––––––– occurs when acidified potassium manganate(VII) solution is added to hexene to form hexanediol. penambahan Tindak balas –––––––––– berlaku apabila larutan kalium manganat(VII) berasid ditambah kepada heksena untuk membentuk heksanadiol.

menggunakan heksena untuk menggantikan heksana.

4. Balanced equation:

Persamaan seimbang: C6H12 + H2O + [O] → C6H12(OH)2 Hexene

Hexan-1, 2-diol

Conclusion: / Kesimpulan: different chemical properties. i. Alkane and alkene have –––––––––– berbeza . Alkana dan alkena mempunyai sifat-sifat kimia yang –––––––––––– more burnt ii. Alkene produces –––––––––– soot than alkane when it is –––––––––– in the air. lebih banyak dibakar jelaga berbanding alkana apabila –––––––––––– dalam udara. Alkena menghasilkan –––––––––––––––––– decolourises brown colour of bromine water but –––––––––– alkane iii. Alkene –––––––––––––– does not. melunturkan warna perang air bromin tetapi –––––––––––– alkana tidak. Alkena –––––––––––– decolourises alkane iv. Alkene –––––––––––––– purple colour of acidified potassium manganate(VII) solution but –––––––––– does not. Publica

n Sdn.

56

d. Bh

m

tio

Nil a

melunturkan warna ungu larutan kalium manganat(VII) berasid tetapi alkana –––––––––––– tidak Alkena –––––––––––– .


Homologous Series / Siri Homolog 1 Homologous series are groups of carbon compounds that have the following general characteristics: Siri homolog ialah kumpulan sebatian karbon yang mempunyai sifat-sifat berikut: chemical properties have the same –––––––––––––––––––––– functional group a. Members having the same –––––––––– (group that kimia yang sama kerana ahli-ahli tersebut mempunyai takes part in a reaction). / Ahli-ahli mempunyai sifat-sifat ––––––––– kumpulan berfungsi (kumpulan yang mengambil bahagian dalam tindak balas) yang sama. –––––––––––––––––––––––––– general formula. b. Members of the series can be represented by a am Ahli-ahli siri boleh diwakili oleh satu formula ––––––––– . same method c. Members of the series can be prepared by the –––––––––––––––––––– . yang sama Ahli-ahli siri boleh disediakan dengan kaedah ––––––––––––––– . 14 / a difference of –––––– CH2 . d. Two consecutive members in the series are different in relative atomic mass of ––––– 14 / perbezaan –––––– CH2 . Dua ahli yang berturutan dalam siri homolog mempunyai perbezaan jisim atom relatif sebanyak –––– change e. Members of the series have physical properties that ––––––––– gradually as the number of carbon atoms in a increases . / Ahli-ahli siri mempunyai sifat fizikal yang ––––––––– berubah beransur-ansur apabila bilangan atom karbon molecule ––––––––– meningkat . dalam molekul ––––––––– 2 Example of homologous series: / Contoh siri homolog:

Homologous series

General formula / Formula am

Siri homolog

Alkane Alkana

CnH2n + 2 , n = 1, 2, 3, …

–C–C–

CnH2n, n = 2, 3, …

–C=C–

CnH2n + 1 OH, n = 1, 2, 3, …

–OH

CnH2n + 1 COOH, n = 0, 1, 2, 3, …

–COOH

CnH2n + 1 COO Cn’H2n’ + 1 n = 0, 1, 2, 3, … n’ = 1, 2, 3…

–COO–

Alkene Alkena

Alcohol Alkohol

Carboxylic acid Asid karboksilik

Ester Ester

Functional group

Kumpulan berfungsi

Type of carbon compound Jenis sebatian karbon

Saturated hydrocarbon Hidrokarbon tepu

Unsaturated hydrocarbon Hidrokarbon tak tepu

Non-hydrocarbon Bukan hidrokarbon



Naming Alkane and Alkene Using IUPAC Nomenclature / Menamakan Alkana dan Alkena Menggunakan Sistem Penamaan IUPAC

1 Three parts in the naming of alkane and alkene / Tiga bahagian dalam penamaan alkana dan alkena a. Prefix : Shows the branch group – alkyl group with general formula CnH2n + 1, attached to the longest carbon chain: Imbuhan: Menunjukkan kumpulan cabang – kumpulan alkil dengan formula am CnH2n + 1, tercantum dengan rantai karbon terpanjang:

H H

C methyl metil

H

H

H

H

C

C

H

H

ethyl / etil

b. Stem/root – shows the number of carbon atom in the longest carbon chain. Nama induk/awalan – menunjukkan bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang.

n io

Sdn. B

m

57

. hd

Publicat

c. Suffix/ending – shows the homologous series: / Akhiran – menunjukkan siri homolog: i. Alkane – ‘ane’ / Alkana – ‘ana’ iii. Alcohol – ‘ol’ / Alkohol – ‘ol’ ii. Alkene – ‘ene’ / Alkena – ‘ena’ iv. Carboxylic acid – ‘oic’ / Asid karboksilik – ‘oik’

Nila


2 Steps in naming alkanes and alkenes: / Langkah-langkah penamaan alkana dan alkena: Step 1: Identify the longest carbon chain, the number of carbon atoms in the longest carbon chain gives the name of the stem e.g prop, but, pent... Langkah 1: Kenal pasti rantai karbon terpanjang, bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang memberikan nama induk contohnya prop, but, pent.

Step 2: Identify the branch chain. Determine the prefix and number of carbon atom in the longest carbon chain beginning with the end of the chain nearer to the branch chain (Number of carbon atom in the longest carbon chain provided the branch gets the smallest number). The name for the branch chain ends with ‘yl’. For alkenes, the smallest number is given to the carbon with the double bond. Langkah 2: Kenal pasti rantai cabang. Tentukan imbuhan dan bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang bermula dengan hujung rantai yang berdekatan dengan rantai cabang (Bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang dengan cabang mendapat nombor yang paling kecil). Nama rantai cabang berakhir dengan ‘il’. Bagi alkena, nombor terkecil diberi kepada karbon yang mempunyai ikatan ganda dua.

Step 3: Identify the suffix i.e the functional group or homologous series of the compound. Langkah 3: Kenal pasti akhiran iaitu kumpulan berfungsi atau siri homolog sebatian.

i. Alkane – ‘ane’ / Alkana – ‘ana’

ii.

Alkene – ‘ene’ / Alkena – ‘ena’

3 Method of writing the IUPAC name: / Kaedah menulis nama IUPAC: Stem (number of carbon atoms in the longest carbon chain)

Prefix (Branch) Imbuhan (Cabang)

Suffix (functional group/ homologous series)

Nama induk/awalan (bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang)*

Akhiran (kumpulan berfungsi/ siri homolog)

- Name and name “write close together” / Nama dan nama “ ditulis rapat” - Number and name, write “-” / Nombor dan nama, tulis “-” - Number and number, write “ , ” / Nombor dan nombor, tulis “ ,”

4 Example / Contoh: a. Draw structural formula for the following molecule: / Lukis formula struktur bagi molekul-molekul berikut: 2, 3-dimetylpentane

PREFIX (Branches): Methyl branches, CH3 are at carbon number 2 and 3. The numbering of carbon in the longest carbon is made from the left to give the smallest number to methyl.

STEM (Number of carbon atom in the longest carbon chain is 5 because the stem is ‘pent’).

Imbuhan (Cabang): Cabang metil, CH3 berada pada karbon 2 dan 3. Pernomboran karbon dalam rantai karbon terpanjang dibuat daripada kiri untuk memberi nombor terkecil kepada metil.

NAMA INDUK (Bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang ialah 5 kerana nama induk ialah ‘pent’).

SUFFIX (Homologous series): Suffix ‘ane’ indicates homologous series alkane, longest carbon chain consists of single covalent bond between carbon atoms. AKHIRAN (Siri homolog): Akhiran ‘ana’ menandakan siri homolog alkana, rantai karbon terpanjang yang terdiri daripada ikatan kovalen tunggal di antara atom-atom karbon.

Structural formula: / Formula struktur: H

H

H H

C

1

C

2

3

H

H H

C

C

H H C

Publica

n Sdn.

58

d. Bh

m

tio

Nil a

H

H

H

4

C

5

H H

H

C

H

Branches are two methyl, CH3 at carbon number 2 and 3 Cabang ada dua metil, CH3 pada karbon nombor 2 dan 3


b. Name the following structural formula using IUPAC system: Namakan formula struktur berikut menggunakan sistem IUPAC: i. STEP 2: Identify branch. It is methyl, CH3 attached to carbon number 2. PREFIX is 2-methyl. The numbering H of carbon in the longest carbon is made from the right to give the smallest number to methyl. H C H STEP 1: Identify the longest carbon chain. It consists of 5 carbons. STEM is ‘pent’.

H

LANGKAH 1: Kenal pasti ranatai karbon paling panjang. Ia mengandunngi 5 karbon. AWALAN adalah ‘pent’.

H

H

H

H

5

C

4

C

3

C

2

C

1

H

H

H

H

H

C

H

LANGKAH 2: Kenal pasti cabang. Ianya adalah metil, CH3 terikat pada karbon ke-2. IMBUHAN adalah 2-metil. Pernomboran karbon pada rantai karbon terpanjang dibuat dari kanan supaya metil mendapat nombor paling rendah.

STEP 3: Identify homologous series. It is alkane. SUFFIX is ‘ane’. LANGKAH 3: kenal pasti siri homolog. Ianya adalah alkana. AKHIRAN adalah ‘ana’.

⇒ IUPAC name: 2-methylpentane / Nama IUPAC: 2-metilpentana

ii. STEP 2: Identify branch. Methyl, CH3 is attached to carbon number 4. PREFIX is 4-methyl.

H

STEP 1: Identify the longest carbon chain. It consists of 5 carbons. STEM is ‘pent’.

H

LANGKAH 1: Kenal pasti rantai karbon paling panjang. Ia mengandunngi 5 karbon. AWALAN adalah ‘pent’.

H H

C

C

4

H

H

5

C

H H C

3

H

H

C

1

2

C

H

LANGKAH 2: Kenal pasti cabang. Ianya adalah metil, CH3 terikat pada karbon ke 4. IMBUHAN adalah 4-metil.

H

STEP 3: Identify the homologous series. It is alkene, SUFFIX is 2-ene because smallest number is given to the carbon with double bond. LANGKAH 3: Kenal pasti siri homolog. Ianya adalah alkena. AKHIRAN adalah 2-ena kerana nombor paling kecil diberikan kepada karbon dengan ikatan ganda dua.

⇒ IUPAC name: 4-methylpent-2-ene / Nama IUPAC: 4-metilpent-2-ena

c. Draw structural formulae for the following molecules: / Lukiskan formula struktur bagi molekul-molekul berikut: 2, 3-dimetylbut-1-ene Structural formula: / Formula struktur:

H

AKHIRAN (Siri homolog): Akhiran ‘ena’ menandakan siri homolog alkena: ikatan ganda dua pada karbon nombor 1

H

H H

C

C

C

H

H

H H

H

C

C H

C

H

H

n io

Sdn. B

59

. hd

Publicat

NAMA INDUK (Bilangan atom karbon dakam rantai karbon terpanjang adalah 4 kerana nama induk ialah ‘but’)

SUFFIX (Homologous series): Suffix ‘ene’ indicates homologous series alkene: double bond is at carbon number 1

m

IMBUHAN (Cabang): Cabang metil, CH3 adalah pada karbon nombor 2 dan 3

STEM (Number of carbon atom in the longest carbon chain is 4 because the stem is ‘but’)

Nila

PREFIX (Branches): Methyl branches, CH3 are at carbon number 2 and 3


EXERCISE / LATIHAN

Name the following compounds. / Namakan sebatian-sebatian berikut. ii.

i.

H H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

H

H

H

H H

C

H H H

H

H

H

H

C

C

H H

C

C

H H

H

H

C

C

C

C

H H

H

H

H

H

H

2, 3-dimetylhexane –––––––––––––––––––––––––––

2-metylpentane –––––––––––––––––––––––––––

iv.

iii. H

H

H

H

H

C

H

H

H

C

C

C

H

H

H

C

H H

H

C

C

C

H

H

C

H

H

C

H

H

H

H

C

C

H

H

H H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

4-metylpent-2-ene –––––––––––––––––––––––––––

2, 3, 4-trimetylhexane ––––––––––––––––––––––––––– vi.

v.

H H

H

H

H

C

C

H H

C

C H

C

H H H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

H

C

H

H

C

H

H

H

C

C

H

C

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

H

H

Publica

n Sdn.

60

d. Bh

m

tio

Nil a

4, 5-dimetylhex-2-ene –––––––––––––––––––––––––––

3-ethylhept-2-ene –––––––––––––––––––––––––––

H


Isomerism / Keisomeran 1 Atoms in organic compound can be bonded or arranged in different ways: Atom-atom dalam sebatian organik boleh terikat atau tersusun dalam pelbagai cara: Molecular formula shows the type and number of atoms in a molecular compound. a. –––––––––––– molekul menunjukkan jenis dan bilangan atom dalam sebatian molekul. Formula ––––––––– Structural formula shows the type and number of atoms for each element, and how the atoms are bonded to b. –––––––––––– struktur menunjukkan jenis dan bilangan atom dalam setiap unsur, dan one and another in a compound. / Formula –––––––––

bagaimana atom-atom terikat di antara satu sama lain dalam suatu sebatian. Example / Contoh:

Molecular formula for propane:

Structural formula for propane:

Formula molekul bagi propana:

Formula struktur bagi propana:

H

C3H7

H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

same different structural 2 Isomerism is the phenomenon where a compound has the –––––––––– molecular formula but –––––––––– sama formula. / Keisomeran ialah fenomena di mana suatu sebatian mempunyai formula molekul yang ––––––––– tetapi formula berbeza . struktur yang –––––––––

3 The carbon atoms in a structural formula can be joined in a straight chain or branched chain. Atom-atom karbon dalam formula struktur boleh digabungkan dalam rantai lurus atau rantai bercabang. 4 Complete the following table by constructing the structural formulae for alkanes in a straight chain or any possible branched chain structural formulae. Name each structural formula using IUPAC system, based on the number of structural for each of molecular formula, determine whether the molecule has isomers or no isomer. / Lengkapkan jadual berikut dengan membina formula struktur bagi alkana dalam rantai lurus atau formula struktur bagi rantai bercabang yang mungkin. Namakan formula struktur menggunakan sistem IUPAC, berdasarkan bilangan struktur bagi setiap formula molekul, tentukan sama ada molekul tersebut mempunyai isomer atau tidak.

Molecular formula

Structural formula and IUPAC name

Formula molekul

Formula struktur dan nama IUPAC

Number of structural formulae

Number of isomers

Bilangan formula struktur

Bilangan isomer

1

No isomer

1

No isomer

H

CH4

H

C

methane

H

C

C

H

H

H

ethane

Sdn. B

61

. hd

n io

m

H

H

Nila

C2H6

H

Publicat

H


C3H8

C4H10

H

H

H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

H

propane

H

H H

H

H

H

C

C

C

H C

No isomer

2

2 isomers

3

3 isomers

H

H

H

1

H

H

n-butane

H

2-methylpropane

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

n-pentane H

H

C5H12 H

H H

C

C

C

H

C

H

H

C

C

C

C

H

H

H H

C

H

H

H

H

H

H

H

H H C

H

2-methylbutane

H

H

2, 2-dimethylpropane three do not have isomers because each molecule has only ––––– one structural 5 The first –––––––––– members of alkane –––––––––––– Tiga tidak mempunyai satu formula. / –––––– ahli pertama alkana –––––––––––––– isomer kerana setiap molekul mempunyai –––––– formula struktur sahaja.

butane, C4H10 . / Keisomeran dalam alkana bermula daripada butana, C4H10 . 6 Isomerism in alkane starts from –––––––––––––– –––––––––––––– 7 Complete the following table by constructing the structural formulae for alkenes in a straight chain or any possible branched chain structural formulae. Name each structural formula using IUPAC system, based on the number of structural formulae for each of molecular formula, determine whether the molecule has isomers or no isomer. Lengkapkan jadual berikut dengan membina formula struktur bagi alkena dalam rantai lurus atau formula struktur bagi rantai bercabang yang mungkin. Namakan setiap formula struktur menggunakan sistem IUPAC, berdasarkan bilangan formula struktur bagi setiap formula molekul, tentukan sama ada molekul tersebut mempunyai isomer atau tidak.

Molecular formula Formula molekul

C2H4

Structural formula and IUPAC name Formula struktur dan nama IUPAC H

H

C

C

H

H

Publica

n Sdn.

62

d. Bh

m

tio

Nil a

ethene

Number of structural formulae

Number of isomers

Bilangan formula struktur

Bilangan isomer

1

No isomer


C3H6

H

H

H

H

C

C

C

H

1

No isomer

3

3 isomers

H

propene

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

H

H

n-but-1-ene

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

C4H8

H

H

n-but-2-ene H H

C

H H

C

H H

C

C

H

H

2-methylprop-1-ene similar different in physical properties such as melting and boiling 8 The isomers have –––––––––– chemical properties but –––––––––– sama berbeza seperti takat lebur points. / Isomer-isomer mempunyai sifat-sifat kimia yang ––––––––– tetapi sifat-sifat fizikal yang ––––––––– dan didih.

butene, C4H8 . / Keisomeran dalam alkana bermula daripada butena, C4H8 . 9 Isomerism in alkene starts from –––––––––––– ––––––––––

n io

Sdn. B

m

63

. hd

Publicat

10 The number of isomers increases as the number atom per molecule increases. Bilangan isomer meningkat apabila bilangan atom per molekul meningkat.

Nila


non-hydrocarbon / BUKAN HIDROKARBON ANALYSING alcohol / MENGANALISIS ALKOHOL • Write the general formula of alcohols, identify the functional group, list the names and molecular formulae, draw structural formulae and name isomers using IUPAC nomenclature. Menulis formula am alkohol, mengenal pasti kumpulan berfungsi, menyenaraikan nama dan formula molekul, melukis formula struktur dan menamakan isomer menggunakan sistem IUPAC.

• • •

Describe the preparation of ethanol in the laboratory and industrial production of alcohol. Menghuraikan penyediaan etanol di dalam makmal dan penghasilan alkohol dalam industri.

State the physical properties of ethanol. / Menyatakan sifat-sifat fizikal etanol. Describe an activity to investigate chemical properties of ethanol in terms of combustion, oxidation and dehydration.

Menghuraikan aktiviti untuk mengkaji sifat-sifat kimia etanol dari segi pembakaran, pengoksidaan dan pendehidratan.

• • •

Predict the chemical properties of other members of alcohol. / Meramal sifat-sifat kimia bagi ahli-ahli alkohol yang lain. Explain with example on the use of alcohol in everyday life. Menerangkan kegunaan alkohol dalam kehidupan seharian berserta dengan contoh.

Explain the effects of misuse and abuse of alcohol. / Menerangkan kesan-kesan penyalahgunaan alkohol.



analysing carboxylic acid / MENGANALISIS ASID KARBOKSILIK • State the general formulae, identify the functional group, list the names and molecular formulae of the first four members, draw structural formulae and name using IUPAC nomenclature. Menyatakan formula am, mengenal pasti kumpulan berfungsi, menyenaraikan nama dan formula molekul bagi empat ahli pertama dan menamakan menggunakan sistem penamaan IUPAC.

• • •

Describe the preparation of carboxylic acid by oxidation of alcohol. Menghuraikan penyediaan asid karboksilik dengan cara pengoksidaan alkohol. State the physical properties of carboxylic acid. / Menyatakan sifat-sifat fizikal asid karboksilik.

Describe the activities to investigate chemical properties of ethanoic acid through: Menghuraikan aktiviti untuk menyiasat sifat-sifat kimia asid etanoik melalui:

i. Reaction with metal, metal carbonates and metal oxides (acidic properties). Tindak balas dengan logam, logam karbonat dan logam oksida (sifat-sifat berasid). ii. Esterification reactions with alcohol and naming of esters. Tindak balas pengesteran dengan alkohol dan penamaan ester. • Predict the chemical properties for other member of carboxylic acid. Meramal sifat-sifat kimia bagi ahli asid karboksilik yang lain. • Explain with examples the uses of carboxylic acids in everyday life. Menerangkan dengan contoh kegunaan asid karboksilik dalam kehidupan seharian.



analysing esters / MENGANALISIS ESTER • Carry out an activity to derive general formulae of esters and identify the functional group, draw structural formulae, name them using the IUPAC nomenclature and write equations for esterification reaction. Menjalankan aktiviti untuk memperoleh formula am bagi ester dan mengenal pasti kumpulan berfungsi, melukis formula struktur, menamakan ester menggunakan sistem IUPAC dan menulis persamaan untuk tindak balas pengesteran.

• • •

Describe the preparation of ester in the laboratory. Menerangkan penyediaan ester di dalam makmal. State the physical properties of ester. / Menyatakan sifat-sifat fizik ester.

Collect data on natural sources of ester and uses of ester in everyday life. Mengumpulkan data mengenai sumber semula jadi ester dan kegunaannya dalam kehidupan seharian.

Publica

n Sdn.

64

d. Bh

m

tio

Nil a




Evaluating fats / MENGANALISIS LEMAK • State what oils, fats, saturated and unsaturated fats are, and the differences between fats and oils. Menyatakan maksud minyak, lemak, lemak tepu dan lemak tak tepu, dan perbezaan di antara lemak dan minyak. • Compare and contrast between saturated and unsaturated fats and the process of changing unsaturated fats to saturated fats. / Membanding dan membezakan di antara lemak tepu dengan lemak tak tepu dan proses penukaran lemak tak tepu kepada lemak tepu.

• • •

State the importance of oils and fats for body processes and the sources of fats and oils. Menyatakan kepentingan minyak dan lemak untuk proses badan dan sumber lemak dan minyak.

Describe the effect of eating food high in fats and oils. Menghuraikan kesan memakan makanan yang tinggi dengan lemak dan minyak. Describe the industrial extraction of palm oil. / Menghuraikan proses industri dalam penghasilan minyak sawit.



analysing natural rubber / MENGANALISIS GETAH SEMULA JADI • • • • •

List the example of natural polymers and their monomers. / Menyenaraikan contoh polimer semula jadi dan monomernya. Write the structural formulae of natural rubber (monomer and polymer). Menulis struktur formula getah semula jadi (monomer dan polimer). State the properties of natural rubber and its uses. / Menyatakan sifat-sifat getah semula jadi dan kegunaannya.

Describe the coagulation process of latex and method used to prevent latex from coagulating. Menghuraikan proses penggumpalan lateks dan kaedah yang digunakan untuk mencegah lateks daripada menggumpal.

Describe the vulcanisation of rubber and how the presence of sulphur atoms changes the properties of vulcanised rubber. / Menghuraikan pemvulkanan getah dan bagaimana kehadiran atom sulfur mengubah sifat-sifat getah tervulkan. • Compare and contrast the properties of vulcanised and unvulcanised rubber. Membanding dan membezakan sifat-sifat getah tervulkan dan tak tervulkan.

Alcohol / Alkohol 1 Alcohols are organic compounds that contain carbon, hydrogen and oxygen atoms (Non-hydrocarbon). The general formula for alcohol is CnH2n + 1OH in which n is 1, 2, 3… / Alkohol ialah sebatian organik yang mengandungi atom karbon, hidrogen dan oksigen (bukan hidrokarbon). Formula am bagi alkohol ialah CnH2n + 1OH di mana n ialah 1, 2, 3…

2 Each member of alcohol series contains hydroxyl functional group (–O–H) which is covalently bonded to the carbon atom, / Setiap ahli siri alkohol mengandungi kumpulan berfungsi hidroksil (–O–H) yang terikat secara kovalen dengan atom karbon,

C

OH

3 Naming alcohol using IUPAC nomenclature: / Menamakan alkohol menggunakan sistem IUPAC: Step 1 : Determine the number of carbon atoms in the longest carbon chain which contains the hydroxyl group –OH. ⇒ obtain the name of alkane with the same number of carbon atom as alcohol. Langkah 1 : Tentukan bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang yang mengandungi kumpulan hidroksil –OH. ⇒ dapatkan nama alkana yang mengandungi bilangan atom karbon yang sama dengan alkohol.

Step 2 : Replace the ending “e” from the name of alkane with “ol”. (e.g: Methane ⇒ methanol, Propane ⇒ propanol) Langkah 2 : Gantikan akhiran “a” daripada nama alkana dengan “ol”. (cth: Metana ⇒ metanol, Propana ⇒ propanol)

Step 3 : Number the carbon atom in the longest carbon chain which is joined to the hydroxyl group –OH with the smallest number. ⇒ the number is placed in front of the “ol” to indicate which carbon atom the hydroxyl group is attached to.

n io

Sdn. B

m

65

. hd

Publicat

Langkah 3 : Nomborkan bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang yang terikat dengan kumpulan hidroksil, –OH dengan nombor terkecil. ⇒ nombor diletakkan di hadapan “ol” untuk menandakan atom karbon yang terikat dengan kumpulan hidroksil.

Nila


Example / Contoh: Butan-2-ol ⇒ the “–OH” is attached at the second carbon from the end. / Butan-2-ol ⇒ “–OH” terikat dengan karbon kedua daripada hujung.

The structural formula: / Formula struktur: H

Step 4

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

OH

H

: For alcohols with branches, write the names of all the branches as prefix.

Langkah 4 : Bagi alkohol-alkohol yang bercabang, tulis nama semua cabang sebagai Imbuhan. PREFIX is methyl, CH3. It is attached to carbon 3. The numbering of carbon in the longest carbon is made from the right to give the smallest number to the carbon with hydroxyl, –OH. IMBUHAN ialah metil, CH3. Ia bersambung dengan karbon 3. Pernomboran karbon dalam rantai karbon terpanjang dibuat daripada kanan untuk memberi nombor terkecil kepada karbon yang bersambung dengan hidroksil, –OH.

H

H

H H

C

H H

4

C

3

C

2

H

H

H

C

H C

1

H

3-methylbutan-2-ol

OH

Longest carbon chain consists of 4 carbon with the presence of hydroxyl at carbon number 2. STEM is ‘butan’. Homologous series is alcohol, SUFFIX is '2–ol', number 2 is to indicate the position of hydroxyl, – OH in the longest carbon chain. Rantai karbon terpanjang terdiri daripada 4 karbon dengan kehadiran hidroksil pada karbon nombor 2. NAMA INDUK ialah ‘butan’. Siri homolog ialah alkohol, AKHIRAN ialah ‘2–ol’, nombor 2 adalah untuk menandakan kedudukan hidroksil, –OH dalam rantai karbon terpanjang.

Name the following compound using IUPAC nomenclature: / Namakan sebatian berikut mengikut sistem penamaan IUPAC: H H

H

C

H

H

H

H

C

C

C

C

C

H

OH

H

H H

C

H

H

C

H

H H

H

2, 4-dimetylhexan-2-ol IUPAC name / Nama IUPAC: ––––––––––––––––––––––

Publica

n Sdn.

66

d. Bh

m

tio

Nil a

4 Isomerism in alcohol: / Keisomeran dalam alkohol: a. Isomers are molecules that have same molecular formulae but different structural formula. Isomer ialah molekul-molekul yang mempunyai formula molekul yang sama tetapi formula struktur yang berbeza.


b. Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: Molecular Alcohol Structural formula and IUPAC name formula Alkohol

Formula molekul

Number of isomers

Formula struktur dan nama IUPAC

Bilangan isomer

H

Methanol Metanol

CH3OH

H

C

Methanol

OH

No isomer

H

Ethanol Etanol

C2H5OH

H

H

Propanol Propanol

C3H7OH H

H

H

C

C

H

H

Ethanol

OH

H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

H

H

C

C

C

H

OH

H

OH

No isomer

Propan-1-ol 2 isomers

H

Propan-2-ol

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

OH

H H

n-butan-1-ol Butanol Butanol

H H

C

H H

C

C

C

H

H

H

OH

2-methylpropan-1-ol

C4H9OH

4 isomers

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

OH

H

n-butan-2-ol

H H

H H

C

H H

C

C

C

H

OH

H

H

2-methylpropan-2-ol Methanol and –––––––––– ethanol do not have isomers because each molecule only has –––––– one structural formula. c. –––––––––– Metanol etanol satu ––––––––– dan ––––––––– tidak mempunyai isomer kerana setiap molekul mempunyai –––––– formula struktur sahaja. propanol . / Keisomeran dalam alkohol bermula dengan propanol . d. Isomerism in alcohol begins with –––––––––– –––––––––

n io

Sdn. B

m

67

. hd

Publicat

5 Two methods in preparing ethanol: / Dua kaedah penyediaan etanol: a. Preparation of ethanol, C2H5OH in the laboratory (Fermentation of glucose). Penyediaan etanol, C2H5OH di dalam makmal (Penapaian glukosa). b. Industrial production of ethanol, C2H5OH (Hydration of ethene). Penghasilan etanol, C2H5OH dalam industri (Penghidratan etena).

Nila


6 Preparation of ethanol, C2H5OH in the laboratory (Fermentation of glucose) Penyediaan etanol, C2H5OH di dalam makmal (Penapaian glukosa) a. Fermentation is a process in which microorganism such as yeast acts on carbohydrates (sugar or starch) to produce ethanol and carbon dioxide. Penapaian ialah suatu proses di mana mikroorganisma seperti yis bertindak ke atas karbohidrat (gula atau kanji) untuk menghasilkan etanol dan karbon dioksida.

b. Yeast is added to glucose solution (or fruit juices such as grape/pineapple juice) and left in a warm place for a three days in the absence of oxygen. Yeast contains enzyme which breaks down the sugar/starches into glucose and then to ethanol and carbohydrate. / Yis ditambah ke dalam larutan glukosa (atau jus buah seperti jus anggur/nanas) dan dibiarkan

dalam tempat yang hangat untuk tiga hari tanpa kehadiran oksigen. Yis mengandungi enzim yang memecahkan gula/kanji kepada glukosa dan kemudiannya kepada etanol dan karbohidrat. Fermentation equation: / Persamaan penapaian:

C6H12O6 2C2H5OH(aq) Yeast / Yis + 2CO2(g) Glucose / Glukosa Ethanol / Etanol c. The ethanol is purified by fractional distillation. / Etanol ditulenkan melalui penyulingan berperingkat. 7 Industrial production of ethanol, C2H5OH (Hydration of ethene):

Penghasilan etanol, C2H5OH dalam industri (Penghidratan etena):

Alkene is reacted with steam (H2O) at 300ºC and 60 atm pressure in the presence of phosphoric acid as a catalyst. (refer to chemical properties of alkene): / Alkena ditindak balaskan dengan stim (H2O) pada 300°C dan tekanan 60 atm dalam kehadiran asid fosforik sebagai mangkin. (rujuk sifat-sifat kimia alkena):

C2H4(g) Ethene / Etena

+

H2O(g)

H3PO4

Steam / Stim

300ºC/60 atm

C2H6OH(l) –––––––––––– Ethanol / Etanol

8 Physical Properties of Alcohol: / Sifat-sifat Fizikal Alkohol: a. Alcohols with one to eleven carbon atoms per molecule exist as liquids. Alkohol yang mengandungi satu hingga sebelas atom karbon per molekul wujud sebagai cecair. Methanol , –––––––––– ethanol propanol mix with water in all proportions. Solubility in water decreases b. –––––––––– and –––––––––– Metanol , ––––––––– etanol propanol bercampur dengan air dalam semua kadar. with increasing of molecular size. / ––––––––– dan ––––––––– Keterlarutan dalam air berkurang dengan peningkatan saiz molekul.

c. Ethanol is a colourless liquid, mixes with water in all proportions. It is less dense than water and its boiling point is 78ºC at 1 atm. / Etanol ialah cecair tanpa warna, bercampur dengan air dalam semua kadar, kurang tumpat daripada air dan takat didihnya ialah 78°C pada 1 atm.

d. Alcohols have low boiling points. The boiling points of alcohols increase with the increasing in the number of carbon atoms in a molecule. / Alkohol mempunyai takat didih yang rendah. Takat didih alkohol meningkat dengan peningkatan atom-atom karbon dalam molekul.

9 Chemical Properties of Alcohol: / Sifat-sifat Kimia Alkohol: a. All alcohols have similar chemical properties due to the presence of the hydroxyl group, –OH as a functional group.

Semua alkohol mempunyai sifat-sifat kimia yang sama kerana kehadiran kumpulan hidroksil, –OH sebagai kumpulan berfungsi. Chemical reaction of alcohols are: / Tindak balas kimia bagi alkohol adalah: i. Combustion of alcohol / Pembakaran alkohol ii. Oxidation of alcohol / Pengoksidaan alkohol iii. Dehydration of alcohol / Pendehidratan alkohol

10 Combustion of Alcohol / Pembakaran alkohol water carbon dioxide . Alcohols burn easily a. Alcohol burns in excess supply of oxygen to produce –––––––––– and –––––––––––––––– soot with a blue flame and without producing –––––––––– . air karbon dioksida . Alkohol terbakar dalam bekalan oksigen yang berlebihan untuk menghasilkan ––––––––– dan –––––––––––––––––

Publica

n Sdn.

68

d. Bh

m

tio

Nil a

jelaga . Alkohol membakar dengan senang, dengan nyalaan biru dan tidak menghasilkan –––––––––


Example / Contoh: Combustion of ethanol / Pembakaran etanol C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Combustion of ethanol releases large amount of heat (ethanol is suitable for use as a fuel). Pembakaran etanol membebaskan kuantiti haba yang besar (etanol sesuai digunakan sebagai bahan bakar). b. Balance the following equation: / Seimbangkan persamaan berikut: C3H7OH +

9 __ 2 O2 → –––

3 CO + 2

4 HO 2

C4H9OH +

6 O → 2

4 CO + 2

5 HO 2

C5H11OH +

15 __ 2 O2 → –––

5 CO + 2

6 HO 2

6 CO + 2

7 HO 2

9 O → C6H13OH + ––– 2

Balancing the equations:

Mengimbangkan persamaan: Step 1: Balance C / Langkah 1: Seimbangkan C Step 2: Balance H / Langkah 2: Seimbangkan H

Step 3: Balance O, can use fraction.

Langkah 3: Seimbangkan O, gunakan pecahan

11 Oxidation of Alcohol / Pengoksidaan Alkohol a. Alcohols are oxidised to form carboxylic acid with presence of a suitable oxidising agent. Alkohol dioksidakan untuk membentuk asid karboksilik dalam kehadiran agen pengoksidaan yang sesuai. The common oxidizing agent used in the oxidation of alcohols are: / Agen pengoksidaan yang biasa digunakan adalah: i. Acidified potassium manganate(VII) solution / Larutan kalium manganat(VII) berasid ii. Acidified potassium dichromate(VI) solution / Larutan kalium dikromat(VI) berasid b. Both agents are represented as 2[O] in the chemical equation. One oxygen atom joins the alcohol molecule to form C=O and the other oxygen atom joins to the two hydrogen atoms that are removed from the alcohol to form H2O. / Kedua-dua agen ini diwakili sebagai 2[O] dalam persamaan kimia. Satu atom oksigen bergabung dengan

molekul alkohol untuk membentuk C=O dan atom oksigen yang lain bergabung dengan dua atom hidrogen yang terkeluar daripada alkohol untuk membentuk H2O.

c. Oxidation of alcohol is the process where an alcohol molecule loses two H atoms and receives one O atom. / Pengoksidaan alkohol ialah proses di mana satu molekul alkohol hilang dua atom H dan menerima satu atom O.

Example Oxidation of ethanol / Contoh Pengoksidaan etanol, C2H5OH: H

H

H

C

C

H

OH

CH3CH2OH

Two hydrogen atoms are removed and replaced by one oxygen atom Dua atom hidrogen dibuang dan digantikan dengan satu atom oksigen

H

+

2[O]

+

2[O]

H H

O

+

H2O Water / Air

CH3COOH

+

H2O Water / Air

CH3COOH Ethannoic acid

+

H2O Water / Air

C

C

H

OH

or / atau C2H5OH

Ethanol / Etanol

+

2[O]

Asid etanoik

d. Complete the following equations for oxidation of various alcohol: Lengkapkan persamaan berikut bagi pengoksidaan pelbagai jenis alkohol: i. Oxidation of propanol / Pengoksidaan propanol: CH3CH2COOH + H2O CH3CH2CH2OH + 2[O] →

or / atau

C2H5COOH + H2O C3H7OH + 2[O] → Propanoic acid / Asid propanoik Propanol / Propanol

n io

Sdn. B

m

69

. hd

Publicat

Nila


ii. Oxidation of butanol / Pengoksidaan butanol:

CH3CH2 CH2 CH2OH + 2[O] →

CH3CH2CH2COOH + H2O or / atau

C3H7 COOH + H2O C4H9OH + 2[O] → Butanol / Butanol Butanoic acid / Asid butanoik

e. Alcohol undergoes oxidation to produce carboxylic acid (Oxidation of alcohol is used to prepare carboxylic acid). / Alkohol mengalami pengoksidaan untuk menghasilkan asid karboksilik (Pengoksidaan alkohol digunakan untuk menyediakan asid karboksilik).

CnH2n+1OH + 2[O] → Cn’H2n’+1COOH + H2O

n = 1, 2, 3… n’ = 0, 1, 2, 3….

EXERCISE / LATIHAN Describe how ethanol can be oxidised in the laboratory with different oxidising agent. In your answer, include all the observations. / Huraikan bagaimana etanol boleh dioksidakan di dalam makmal dengan agen pengoksidaan yang berbeza. Dalam jawapan anda, sertakan semua pemerhatian.

Set-up of apparatus:/ Susunan radas: Boiling tube / Tabung didih

Delivery tube / Salur penghantar

Acidified potassium manganate(VII), KMnO4 solution and ethanol, C2H5OH Larutan kalium manganate(VII), KMnO4 berasid dan etanol, C2H5OH

Beaker Heat

Bikar

Panaskan

Test tube

Tabung uji

Cold water

Air sejuk

Distillate

Hasil sulingan

Procedure: / Kaedah: 2 cm3 of potassium manganate(VII) solution into a boiling tube. i. Pour –––––––––– 2 cm3 Tuangkan ––––––––– larutan kalium manganate(VII) ke dalam tabung didih. ii. Add 10 drops of concentrated sulphuric acid. / Tambahkan 10 titik asid sulfurik pekat. Panaskan larutan tersebut perlahan-lahan. Heat iii. –––––––––– the solution gently. / ––––––––– ethanol drop by drop into the boiling tube. iv. Add 1 cm3 of –––––––––– etanol titik demi titik ke dalam tabung didih. Tambahkan 1 cm3 ––––––––– boils . v. Delivery tube is connected to the boiling tube as shown in the diagram. The mixture is heated until it ––––––– Salur penghantar disambung kepada tabung didih seperti yang ditunjukkan di dalam rajah. Campuran dipanaskan sehingga mendidih . ––––––––– sulingan distillate is collected in a test tube and it is tested with a –––––––––– blue vi. The –––––––––– litmus paper. / Hasil ––––––––– biru dikumpulkan di dalam tabung uji dan diuji dengan kertas litmus ––––––––– . vii. Steps 1 – 6 are repeated by replacing acidified potassium(VII) with acidified potassium dichromate(VI) solution.

Langkah 1 – 6 diulangi dengan menggantikan larutan kalium manganat(VII) berasid dengan larutan kalium dikormat(VI) berasid. Observation / Pemerhatian: purple purple colourless . / Warna ––––––––– i. The –––––––––– colour of acidified potassium manganate(VII) solution turns –––––––––– tanpa warna . larutan kalium manganat(VII) berasid bertukar menjadi ––––––––––––– jingga orange green ii. The –––––––––– colour of acidified potassium dichromate(VI) solution turns –––––––––– . / Warna ––––––––– hijau larutan kalium dikromat(VI) bertukar menjadi ––––––––– . cuka vinegar . / Hasil sulingan berbau seperti ––––––––– iii. The distillate smells like a –––––––––– .

Publica

n Sdn.

70

d. Bh

m

tio

Nil a


distillate turns –––––––––– blue red iv. The –––––––––– litmus paper to –––––––––– . sulingan menukar warna kertas litmus ––––––––– biru merah . Hasil ––––––––– kepada –––––––––

Conclusion / Kesimpulan: oxidising agents Oxidation of ethanol with ––––––––––––––––– such as acidified potassium manganate(VII) solution or acidified agen pengoksidaan potassium dichromate(VI) solution produces ethanoic acid. / Pengoksidaan etanol dengan –––––––––––––––––––– seperti larutan kalium manganat(VII) berasid atau larutan kalium dikromat(VI) berasid menghasilkan asid etanoik.

C2H5OH

+

Ethanol / Etanol

2[O]

CH3COOH

Ethanoic acid / Asid etanoik

+

H2O

Water / Air

12 Dehydration of Alcohol / Pendehidratan Alkohol a. Dehydration of an alcohol involves the removal of water molecule from each of alcohol molecule to produce corresponding alkene. / Pendehidratan alkohol melibatkan penyingkiran molekul air daripada setiap molekul alkohol untuk menghasilkan alkena yang setara.

b. Water molecule from the alcohol molecule is removed by a heated catalyst such as: Molekul air daripada molekul alkohol disingkir oleh mangkin yang telah dipanaskan dengan kuat seperti: i. Porcelain chips / Serpihan porselin ii. Aluminium oxide / Aluminium oksida iii. Concentrated sulphuric acid at 180°C / Asid sulfurik pekat pada 180°C iv. Concentrated phosphoric acid at 210°C / Asid fosforik pekat pada 210°C c. The removal of water molecule from alcohol results in the formation of –C=C–. Penyingkirann molekul air daripada alkohol menyebabkan pembetukan –C=C–. Example / Contoh: Dehydration of ethanol / Pendehidratan etanol, C2H5OH H

H

H

C

C

H

OH

H

Porcelain chips / Serpihan porselin H

H

H

C

C

+ H2O

H

Hydroxyl group is removed together with a hydrogen atom from an adjacent carbon atom to form water, H2O / Kumpulan hidroksil dibuang bersama dengan atom hidrogen daripada atom karbon bersebelahan untuk membentuk air, H2O

C2H5OH

Porcelain chips / Serpihan porselin

Ethanol / Etanol

C2H4 Ethene / Etena

d. Complete the following equations: / Lengkapkan persamaan-persamaan berikut: i. Dehydration of propanol / Pendehidratan propanol C3H6 Porcelain chips / Serpihan porselin C3H7OH

Propanol / Propanol

ii. Dehydration butanol / Pendehidratan butanol Porcelain chips / Serpihan porselin C3H7OH

Butanol / Butanol

Propene / Propena

C4H8 Butene / Butena

+

+

+

H2O Water / Air

H 2O Water / Air

H 2O Water / Air

alkena . alkene . / Pendehidratan alkohol menghasilkan ––––––––– e. Dehydration of alcohol produces –––––––––– CnH2n H 2O Porcelain chips / Serpihan porselin CnH2n + 1OH + Water / Air

n io

Sdn. B

71

. hd

Publicat

n = 2, 3, 4 ....

m

n = 2, 3 .......

Nila


EXERCISE / LATIHAN Describe an experiment to prepare ethene from ethanol in the laboratory. In your answer, include the apparatus set-up for the experiments, procedure and all the observations. / Huraikan eksperimen untuk menyediakan etena daripada etanol di dalam makmal. Dalam jawapan anda, sertakan susunan alat radas untuk eksperimen ini, prosedur dan semua pemerhatian. Set-up of apparatus: / Susunan alat radas: Porcelein chips Glass wool soaked with ethanol

Gas Heat Water

Procedure: / Prosedur: kapas kaca di dalam ––––––––––– tabung didih . glass wool in a ––––––––––––––– boiling tube i. Place some ––––––––––––– . / Letakkan ––––––––––– 3 2 cm of ethanol into the boiling tube to soak the glass wool. ii. Pour ––––––– 2 cm3 etanol ke dalam tabung didih untuk membasahkan kapas kaca. Tuangkan ––––––– porcelain chips are placed in the middle of section of the ––––––––––––––– boiling tube iii. Some ––––––––––––––– as shown in the diagram. serpihan porselin tabung didih seperti ditunjukkan dalam rajah. Sebahagian ––––––––––––––––– diletakkan di bahagian tengah ––––––––––– porcelain chips strongly warm iv. The ––––––––––––––––– are heated ––––––––––––– . The glass wool is then ––––––––––––– gently so that ethanol porcelain chips vaporises and the vapour is passed through the heated ––––––––––––––––– . Serpihan porselin kuat . Kapas kaca tersebut kemudiaanya ––––––––– dipanaskan perlahan-lahan supaya ––––––––––––––––– dipanaskan dengan –––––––

v. vi.

serpihan porselin etanol menyejat dan wap tersebut melalui ––––––––––––––––– yang dipanaskan itu.

Collect the gas released in two test tubes as shown in the diagram.

Kumpulkan gas yang dibebaskan dalam dua tabung uji seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas.

Test the gas with: / Uji gas tersebut dengan: a. a lighted wooden splinter. / kayu uji menyala. b. bromine water. / air bromin.

Observation: / Pemerhatian: tanpa warna terkumpul dalam tabung uji. colourless gas is collected in the test tube. / Gas ––––––––––––– i. A –––––––––– kuning berjelaga . yellow sooty flame. / Gas tersebut membakar dengan nyalaan –––––––––––––– ii. The gas burns with –––––––––––––– perang brown colourless . / Gas tersebut menukar warna ––––––––– iii. The gas changed the –––––––––– colour of bromine water to –––––––––– tanpa warna . air bromin kepada ––––––––––––– Conclusion: / Kesimpulan: The product is an alkene. Dehydration of ethanol produces ethene: / Hasil ialah alkena. Pendehidratan etanol menghasilkan

etana:

C2H5OH

Porcelain chips / Serpihan porselin

Ethanol / Etanol

C2H4 Butene / Etena

+

H2O Water / Air

13 Uses of alcohol / Kegunaan alkohol a. As a fuel because combustion of alcohol produces water and carbon dioxide. It releases a lot of heat energy (exothermic). / Sebagai bahan bakar kerana pembakaran alkohol menghasilkan air dan karbon dioksida dan membebaskan tenaga haba yang banyak (eksotermik).

b. As a solvent to dissolve many organic compounds such as paint, varnish, lacquer and perfume. / Sebagai pelarut untuk melarutkan sebatian organik seperti cat, varnis dan minyak wangi.

c. In medical field, alcohol is used as a solvent for the preparation of certain medicines. Ethanol for example is used as an antiseptic and an ingredient in cough mixtures. / Dalam bidang perubatan, alkohol digunakan untuk menyediakan

Publica

n Sdn.

72

d. Bh

m

tio

Nil a

ubat yang tertentu. Sebagai contoh etanol digunakan sebagai antiseptik dan ramuan untuk ubat batuk.


d. In the production of cosmetics, alcohol is used as the main component in production of cosmetics, creams, lotions, soaps and others. / Dalam penghasilan kosmetik, alkohol digunakan sebagai bahan utama dalam penghasilan kosmetik, krim, losen, sabun dan lain-lain.

14 Alcohol misuse and abuse / Penyalahgunaan alkohol a. Used in alcoholic beverages. Excessive drinking of alcoholic beverages causes drunk driving and accidents on the road. / Digunakan dalam minuman beralkohol. Minum secara berlebihan menyebabkan pemanduan secara mabuk dan kemalangan jalan raya.

b. c.

Excessive drinking can be fatal due to poisoning. Minum secara berlebihan adalah merbahaya kerana kemungkinan untuk keracunan.

Alcoholism affects the well being of an individual and the family concerned. Ketagihan dengan alkohol memberi kesan terhadap kesihatan seorang individu dan juga keluarga.

EXERCISE / LATIHAN Complete the following chart: / Lengkapkan carta berikut: GLUCOSE / GLUKOSA Fermentation

Addition of water

Penapaian

Penambahan air, H2O

H3 PO4 300°C/60 atm

Ethanol

Combustion in excess oxygen

and

Etena

Dehydration by a dehydrating agent

Pembakaran dalam oksigen berlebihan

Carbon dioxide

Pendehidratan oleh agen pendehidratan

Oxidation by an oxidising agent

water

Pengoksidaan oleh agen pengoksidaan

Ethanoic acid

Ethene

Ethene

and

water

water

and

Carboxylic Acid / Asid Karboksilik 1 Carboxylic acids are organic compounds that contain carbon, hydrogen and oxygen (non-hydrocarbon). The general formula for carboxylic acid is CnH2n + 1COOH, n = 0, 1, 2, 3.... / Asid karboksilik ialah sebatian organik yang mengandungi karbon, hidrogen dan oksigen (bukan hidrokarbon). Formula am bagi asid karboksilik adalah CnH2n + 1COOH, n = 0, 1, 2, 3.....

2 The functional group is the carboxyl group, –COOH, / Kumpulan berfungsi ialah kumpulan karboksil, –COOH, O C

OH

3 Carboxylic acids are organic acid that comes from an organic source such as ethanoic acid in vinegar, citric acid in lemon and methanoic acid from ants. / Asid karboksilik ialah asid organik yang berasal daripada sumber organik seperti asid etanoik dalam cuka, asid sitrik dalam limau dan asid metanoik daripada semut.

4 Naming carboxylic acid IUPAC nomenclature: / Menamakan asid karboksilik mengikut sistem penamaan IUPAC: Step 1 : Determine the number of carbon atoms, obtain the name of the corresponding alkane. Step 2

: Replace the ending “ane” from the name of alkane with “-oic acid”.

Langkah 2 : Gantikan akhiran “ana” daripada nama alkana dengan “-oik”

n io

Sdn. B

73

. hd

Publicat

m

Langkah 1 : Tentukan bilangan atom karbon, dapatkan nama alkana yang setara.

Nila


Example: / Contoh: a. Molecular formula: HCOOH

b. Molecular formula: CH3COOH Formula molekul: CH3COOH

Formula molekul: HCOOH

Number of carbon atom is 2.

Number of carbon atom is 1.

Bilangan atom karbon ialah 2.

Bilangan atom karbon ialah 1.

Name of corresponding alkane is ethane.

Name of corresponding alkane is methane.

Nama alkana yang selaras ialah etana.

Nama alkana yang selaras ialah metana.

Name of CH3COOH is ethanoic acid.

Name of HCOOH is methanoic acid.

Nama CH3OOH ialah asid etanoik.

Nama HCOOH ialah asid metanoik.

5 Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: n

0

1

Molecular formula, Formula molekul,

Number of carbon atoms

CnH2n + 1COOH

Bilangan atom karbon

HCOOH

1

CH3COOH

Structural formula / Formula struktur O H

2

H

C

Methanoic acid

OH

H

O

C

C

Name / Nama

Ethanoic acid

OH

H

2

3

C2H5COOH

3

C3H7COOH

H

4

H

H

H

O

C

C

C

H

H

OH

H

H

H

O

C

C

C

C

H

H

H

OH

Propanoic acid

Butanoic acid

6 The naming for branched chain carboxylic acid molecule is similar to the naming of alcohol. / Penamaan molekul asid karboksilik bercabang adalah sama dengan penamaan alkohol.

a. The name and position of the branched group is written as prefix. / Nama dan kedudukan kumpulan yang bercabang ditulis sebagai awalan.

b. The smallest number is given to the carbon atom that is joined to the functional carboxyl group, –COOH. Carboxyl group, –COOH will always at the beginning or end of carbon chain. The number of the carbon atom in the longest carbon chain which is joined to the carboxyl group –COOH is always 1. The suffix is ‘oic’. Nombor terkecil diberi kepada atom karbon yang bergabung dengan kumpulan berfungsi karboksil, –COOH. Kumpulan karboksil, –COOH sentiasa berada pada permulaan atau pada hujung rantai karbon. Bilangan atom karbon dalam rantai karbon terpanjang yang bersambung dengan kumpulan karboksil –COOH sentiasa 1. Akhiran ialah ‘oik’.

Example / Contoh: H

H

H

H

O

C

3

C

2

C

1

H

H

CH3

4

2-methylbutanoic acid

Publica

n Sdn.

74

d. Bh

m

tio

Nil a

Asid 2-metilbutanoik

C

OH


7 Preparation of ethanoic acid: / Penyediaan asid etanoik: a. Ethanoic acid is prepared when ethanol is oxidised by oxidising agents such as acidified potassium manganate(VII) solution or acidified potassium dichromate(VI) solution: / Asid etanoik disediakan apabila etanol dioksidakan oleh agen pengoksidaan seperti larutan kalium manganat(VII) berasid atau larutan kalium dikromat(VI) berasid: H

H

H

C

C

H

OH

H

+ 2[O]

H

H

O

C

C

OH

+ H2O

H

Ethanol / Etanol

Ethanoic acid / Asid etanoik

Water / Air

b. Oxidation of ethanol to ethanoic acid is conducted by reflux method. The round bottom flask is fitted with an upright condenser to prevent ethanol loss from vaporisation. / Pengoksidaan etanol kepada asid etanoik dilakukan melalui kaedah refluks. Kelalang dasar bulat dipasang tegak bersama kondenser untuk mengelakkan alkohol meruap keluar. Water out / Air keluar Condenser (as a reflux)

Water in / Air masuk

Kondenser (sebagai refluks)

Round-bottomed flask

Beaker / Bikar

Kelalang dasar bulat Water / Air

Ethanol + excess acidified K2Cr2O7 / H

+

Boiling chips

Etanol + K2Cr2O7 / H+ berasid berlebihan

Batu didih

Heat

Haba

8 Physical Properties of Carboxylic Acid / Sifat-sifat Fizikal Asid Karboksilik a. Small molecules of carboxylic acid are soluble in water and ionise partially in water to form weak acid. As the number of carbon atom per molecule increases, the carboxylic acid becomes less soluble. Molekul kecil asid karboksilik larut dalam air dan mengion separa dalam air untuk membentuk asid lemah. Apabila bilangan atom karbon per molekul meningkat, asid karboksilik menjadi kurang larut.

b. The boiling points and density of carboxylic acid increases as the number of carbon atom per molecule increases. / Takat didih dan ketumpatan asid karboksilik meningkat apabila bilangan atom karbon dalam satu molekul meningkat.

9 Chemical Properties of Carboxylic Acid / Sifat-sifat Kimia Asid Karboksilik All carboxylic acids have similar chemical properties due to the presence of the carboxyl group, –COOH as a functional group. / Semua asid karboksilik mempunyai sifat-sifat kimia yang sama kerana kehadiran kumpulan karboksil, –COOH sebagai kumpulan berfungsi.

Chemical reactions of carboxylic acid are: / Tindak balas kimia asid karboksilik adalah: a. Carboxylic acid + Metal → Carboxylate salt + Hydrogen

Asid karboksilik + Logam → Garam karboksilat + Hidrogen

b. Carboxylic acid + Base/alkali → Carboxylate salt + Water

Asid karboksilik + Bes/alkali → Garam karboksilat + Air

c Carboxylic acid + Metal carbonate → Carboxylate salt + Water + Carbon dioxide

Chemical properties of acid Sifat-sifat kimia asid

Asid karboksilik + Logam karbonat → Garam karboksilat + Air + Karbon dioksida

d. Reaction with alcohol to produce ester and water.

n io

Sdn. B

75

. hd

Publicat

Tindak balas dengan alkohol untuk menghasilkan ester dan air.

m

Nila


10 Complete the following equation to show that carboxylic acids show similar chemical properties as other acid. Lengkapkan persamaan berikut untuk menunjukkan asid karboksilik mempunyai sifat-sifat kimia yang sama dengan asid lain. 2CH3COOH Ethanoic acid

i.

ii.

CaCO3 Calcium carbonate

+

Asid etanoik

Kalsium karbonat

C3H5COOH Propanoic acid

NaOH Sodium hydroxide

+

Asid propanoik

CO2 Carbon dioxide

+

Air

Karbon dioksida

C2H5COONa Sodium propanoate

+

(HCOO)2Mg

+

H2O Water

Natrium propanoat

Mg Magnesium

Asid metanoik

H2O Water

+

Kalsium etanoat

Natrium hidroksida

2HCOOH Methanoic acid +

iii.

(CH3COO)2Ca Calcium ethanoate

Air

H2

Magnesium methanoate

Magnesium

Hydrogen

Magnesium metanoat

Hidrogen

11 Reaction with alcohol to produce ester and water. / Tindak balas dengan alkohol untuk menghasilkan ester dan air. a. Carboxylic acid reacts with alcohol to produce ester and water with the presence of concentrated sulphuric acid as a catalyst (esterification reaction). The removal of water occurs at the functional carboxyl, –COOH in carboxylic acid and hydroxyl, –OH in alcohol. To form water (H–O–H) , –OH is removed from carboxylic acid and –H is removed from alcohol. / Asid karboksilik bertindak balas dengan alkohol untuk menghasilkan ester dan air dengan kehadiran asid sulfurik pekat sebagai mangkin (tindak balas pengesteran). Penyingkiran air berlaku pada kumpulan berfungsi karboksil, –COOH dalam asid karboksilik dan hidroksil, –OH dalam alkohol. Untuk membentuk air (H–O–H), –OH disingkirkan daripada asid karboksilik dan –H disingkirkan daripada alkohol.

CnH2n + 1COOH Carboxylic acid

Cn’ H2n’+1OH Alcohol

+

Asid karboksilik

H2O Water

Cn H2n + 1COOCn’H2n’ + 1 + Ester

H2SO4

Alkohol

Ester

Air

b. Water molecule is removed from carboxylic acid and alcohol as shown in chemical equation below: Molekul air disingkirkan daripada asid karboksilik dan alkohol seperti yang ditunjukkan dalam persamaan kimia di bawah: H

H

O

C

C

OH +

H

CH3COOH

Ethanoic acid Asid etanoik

+

HO

H

H

C

C

H

H

C2H5OH Alcohol Alkohol

H

H2SO4

H

H

O

C

C

O

H H2SO4

H

H

C

C

H

H

H +

CH3CO OC2H5 Ester Ester

+

H–O–H H2O

Water Air

c. Naming of an ester: / Penamaan ester: i. Name of ester is derived from alcohol and carboxylic acid and it consists of two parts. Nama ester diterbitkan daripada alkohol dan asid karboksilik dan ia terdiri daripada dua bahagian. ii. The first part is from the name of alcohol component and the second part is from the name of carboxylic acid component. / Bahagian pertama adalah daripada nama komponen alkohol dan bahagian kedua adalah daripada nama komponen asid karboksilik.

iii. Replace the ending name of alcohol with “yl” and ending “oic” from the name of carboxylic acid with “oate”. Gantikan akhiran nama alkohol dengan “il” dan akhiran “oik” daripada nama asid karboksilik dengan “oat”.

Methanol ⇒ Methyl, Methanoic acid ⇒ Methanoate / Metanol ⇒ Metil, Asid etanoik ⇒ Metanoat

Ethanol ⇒ Ethyl, Ethanoic acid ⇒ Ethanoate / Etanol ⇒ Etil, Asid etanoik ⇒ Etanoat

Propanol ⇒ Propyl, Propanoic acid ⇒ Propanoate / Propanol ⇒ Propil, Asid propanoik ⇒ Propanoat

Publica

n Sdn.

76

d. Bh

m

tio

Nil a


Example: / Contoh: Name the ester from its structural formula. / Namakan ester daripada formula strukturnya:

Structural formula

H

O

C

C

H

Formula struktur

O

H

H

H

C

C

H

H

H

CH3CO OC2H5

Molecular formula

ethanoic acid / Dari asid etanoik From ethanol / Dari etanol From CH3COOH C2H5OH

Formula molekul

Name of ester

Ethyl ethanoate

Nama ester

Etil etanoat

12 Uses of carboxylic acid / Kegunaan asid karboksilik Example of the uses: / Contoh kegunaan-kegunaan: Carboxylic acid / Asid karboksilik Ethanoic acid / Asid etanoik Methanoic acid / Asid metanoik

Uses / Kegunaan As food flavour and preservative / Sebagai perasa makanan dan pengawet Manufacture of drugs like aspirin / Pembuatan ubat seperti aspirin To coagulate latex / Untuk menggumpalkan lateks Manufacture of dyes, synthetic leather and insecticide Pembuatan pewarna rambut, kulit buatan dan racun serangga

Flavouring in soft drinks and antioxidant in cakes and biscuits

Citric acid / Asid sitrik

Perasa dalam minuman bergas dan antioksidan dalam kek dan biskut

Fatty acid (Long carbon chain carboxylic acid) / Asid lemak

Making soap / Membuat sabun

(Asid karboksilik rantai karbon panjang)

EXERCISE / LATIHAN 1 Name the following esters: / Namakan ester berikut:

Molecular formula of ester:

Name of alcohol:

CH3COOC3H7 ––––––––––––––––– Molecular formula of alcohol part:

Propanol ––––––––––––––––– Name of carboxylic acid:

H

O

C

C

H

O

H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

Formula molekul bahagian alkohol:

C3H7OH

Molecular formula of carboxylic acid part:

Formula molekul bahagian asid karboksilik:

CH3COOH

Nama alkohol:

Nama asid karboksilik:

Ethanoic acid ––––––––––––––––– Name of ester:

Nama ester:

Propyl ethanoate –––––––––––––––––

n io

Sdn. B

77

. hd

Publicat

Formula molekul ester: H

Name / Nama

m

Molecular formula / Formula molekul

Formula struktur ester

Nila

Structural formula of ester



Nama alkohol:

Molecular formula of alcohol part:


C2H5OH

Propanoic acid –––––––––––––––––

C2H5COOC2H5 H

H

H

O

C

C

C

H

H

O

H

H

C

C

H

H

H


Molecular formula of carboxylic acid part:

H

O

C

C

C

H

H

H O

C

C2H5COOH

Ethyl propanoate –––––––––––––––––


Name of alcohol:

H

Molecular formula of alcohol part: H

Name of ester:

Formula molekul bahagian asid karboksilik:

C2 H5 COOCH3

H

Ethanol ––––––––––––––––– Name of carboxylic acid:

Nama ester:

Formula molekul ester: H

Name of alcohol:

Formula molekul ester:


CH3OH

Molecular formula of carboxylic acid part: Formula molekul bahagian asid karboksilik:

C2H5COOH

Nama alkohol:

Methanol ––––––––––––––––– Name of carboxylic acid:


Propanoic acid ––––––––––––––––– Name of ester:

Nama ester:

Methyl propanoate –––––––––––––––––

2 Describe an experiment to prepare ethyl ethanoate in the laboratory. In your answer, include the procedure, observations and conclusion. / Huraikan eksperimen untuk menyediakan etil etanoat di dalam makmal. Dalam jawapan anda, sertakan kaedah, pemerhatian dan kesimpulan.

Procedure: / Kaedah: glasial dituang ke dalam tabung didih. glacial ethonoic acid is poured into a boiling tube. / 2 cm3 asid etanoik ––––––– i. 2 cm3 –––––––– 3 3 etanol ethanol is added to the –––––––– glacial ethanoic acid. / 4 cm ––––––– ditambah ke dalam asid etanoik glasial. ii. 4 cm of –––––––– concentrated sulphuric acid are added to the mixture with a –––––––––– dropper . The boiling tube is iii. Five drops of ––––––––––––– pekat penitis . Tabung didih shaken . / Lima titik asid sulfurik dimasukkan ke dalam campuran menggunakan –––––––––– ––––––– ––––––– digoncangkan . –––––––––––– gently boils iv. The mixture is then heated –––––––––– over a small flame until it –––––––––– for two to three minutes. / Campuran perlahan-lahan di atas nyalaan yang kecil sehingga –––––––––––– mendidih dipanaskan secara –––––––––––– untuk dua hingga tiga minit. water v. The content of the boiling tube is poured in a beaker half filled with –––––––––– . / Kandungan tabung didih dituang air . ke dalam bikar yang telah diisi separuh dengan ––––––– vi. The odour, colour and solubility of the product are recorded. / Bau, warna dan keterlarutan hasil direkodkan.

Observation: / Pemerhatian: wangi sweet i. Colourless liquid with –––––––––– smell is formed. / Cecair tanpa warna dengan bau yang ––––––––– terbentuk. tak larut dalam air. insoluble in water. / Cecair tersebut ––––––––– ii. The liquid is –––––––––– less iii. The liquid is –––––––––– dense than water (layer of liquid floats on water). kurang Cecair tersebut adalah ––––––––– tumpat daripada air (lapisan cecair terapung di atas air). Conclusion / Kesimpulan: i. Ethanoic acid reacts with ethanol to form ester: / Asid etanoik bertindak balas dengan etanol untuk membentuk ester: CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O

Publica

n Sdn.

78

d. Bh

m

tio

Nil a

mangkin bagi tindak balas ini. catalyst for the reaction. / Asid sulfurik pekat ialah ––––––––– ii. Concentrated sulphuric acid is the ––––––––


Esters / Ester 1 Esters are non-hydrocarbon organic compounds containing carbon, hydrogen and oxygen formed when a carboxylic acid reacts with an alcohol. / Ester ialah sebatian organik bukan hidrokarbon yang mengandungi karbon, hidrogen dan oksigen yang terbentuk apabila asid karboksilik bertindak balas dengan alkohol.

2 General formula of ester: / Formula am ester: O R

R’

R

C

O

or / atau

R’

CnH2n + 1COO Cn’ H2n’ + 1

O

: Derived from alcohol, name ending with ‘yl’. ‘R’ is alkyl group with general formula Cn’H2n’ + 1 where n’ = 1, 2, 3

O

: Derived from carboxylic acid, name ending with ‘oate’. R is alkyl group with general formula CnH2n + 1

C

Diperoleh daripada alkohol, namanya berakhir dengan ‘il’. ‘R’ ialah kumpulan alkil dengan formula am Cn’H2n’ + 1 di mana n’=1, 2, 3

where n = 0, 1, 2, 3 / Diperoleh daripada asid karboksilik, namanya berakhir dengan ‘oat’. R ialah kumpulan alkohol dengan formula am CnH2n + 1 di mana n = 0, 1, 2, 3

3 The functional group for ester is carboxylate group, –COO–: Kumpulan berfungsi bagi ester ialah kumpulan karboksilat, –COO–: O C

O

4 Formation of esters: / Pembentukan ester: a. Esters are produced when carboxylic acid reacts with alcohol in the presence of concentrated sulphuric acid as a catalyst (esterification reaction): / Ester terhasil apabila asid karboksilik bertindak balas dengan alkohol dalam kehadiran asid sulfurik pekat sebagai mangkin (tindak balas pengesteran): O R

O

C

O

H

+

H

O

R

R’

C

O

R’

+

H–O–H

H

Carboxylic acid

Alcohol

Asid karboksilik

5

Ester

Alkohol

Water

Ester

Air

Naming of esters: / Penamaan ester: Name for esters are first read from the alcohol component followed by the carboxylic acid component. Nama bagi ester dibaca daripada komponen alkohol dahulu diikuti dengan komponen asid karboksilik.

Example: / Contoh: From ethanoic acid From propanol

CH3COOH

+

Ethanoic acid Asid etanoik

C3H7OH

Dari asid etanoik Dari propanol

H2SO4

CH3CO OC3H7

Propanol

+

H2O

Propyl ethanoate

Propanol

Propil etanoat

6 Complete the following equations: / Lengkapkan persamaan-persamaan berikut:

H H H

Butanoic acid ––––––––––––––

H H H H H

Pentanol ––––––––––––––

H2SO4

H C C C C O C C C C C H + H H H

H–O–H

H H H H H

Pentyl butanoate ––––––––––––––––––––

Water –––––––

n io

Sdn. B

79

. hd

Publicat

H C C C C OH + H O C C C C C H

H H H H H

m

i.

H H H O

H H H H H

Nila

H H H O


ii.

HCOOH Methanoic acid ––––––––––––––

+

C2H5OH Ethanol ––––––––––––––

H2SO4

HCOOC2H5 Ethyl methanoate ––––––––––––––––––––

+

H2O Water –––––––

iii.

C3H7OH Propanol ––––––––––––––

+

C4H9COOH Pentanoic acid ––––––––––––––

H2SO4

C4H9COOC3H7 Propyl pentanoate ––––––––––––––––––––

+

H2O Water –––––––

iv.

C3H7COOH Butanoic acid ––––––––––––––

+

C2H5OH Etanol ––––––––––––––

H2SO4

C3H7COOC2H5 Ethyl butanoate ––––––––––––––––––––

+

H2O Water / Air

7 Physical Properties of Esters: / Sifat-sifat Fizikal Ester: wangi . sweet smell. / Ester ialah sebatian neutral dengan bau yang ––––––––– i. Ester is a neutral compound with a –––––––– kurang tumpat less ii. Esters have low density, –––––––– dense than water. / Ester mempunyai ketumpatan yang rendah, ––––––––– berbanding air.

iii. Simple esters are colourless liquid at room temperature. / Ester yang ringkas adalah cecair tanpa warna pada suhu bilik. volatile and evaporate easily at room temperature. iv. Simple esters are very –––––––– tidak stabil dan meruap dengan mudah pada suhu bilik. Ester yang ringkas adalah sangat ––––––––––– insoluble in water. v. Esters are covalent compound which is –––––––––––– tidak larut dalam air. Ester adalah sebatian kovalen yang ––––––––––– 8 Uses of esters: / Kegunaan ester: i. Most simple esters are found naturally in fruits and flowers. The fragrance of flowers and fruits is due to thepresence of esters. / Kebanyakan ester dijumpai secara semula jadi dalam buah-buahan dan bunga-bungaan. Bau wangi buah-buahan

dan bunga-bungaan adalah disebabkan kehadiran ester.

Example: / Contoh: Ester / Ester

Name / Nama

Naturel source / Sumber semula jadi

C3H7COOC2H5

Ethyl butanoate

Pineapple / Nanas

C3H7COOCH3

Methyl butanoate

Apple / Epal

CH3COOC5H11

Pentyl ethanoate

Banana / Pisang

ii. Used in the preparation of cosmetics and perfumes.

Digunakan dalam penyediaan barang kosmetik dan minyak wangi.

iii. As artificial flavour in processed food and drinks.

Sebagai perasa tiruan dalam makanan dan minuman yang diproses.

iv. Used in the production of polyester (synthetic fibers for making textiles).

Digunakan dalam penghasilan poliester (gentian sintetik untuk pembuatan tekstil).

v. Natural fats are esters which react with alkalis to produce soap.

Publica

n Sdn.

80

d. Bh

m

tio

Nil a

Lemak semula jadi ialah ester yang bertindak balas dengan alkali untuk menghasilkan sabun.

Publicat

n io

81

. hd

m

3. Combustion to produce carbon dioxide and water with more soot.

2. Addition polymerisation

*

Hydration

Dehydration

#

Fermentation Oxidation

2. Esterification

1. Show the chemical propreties of acid: i. Acid + Metal → Salt + Hydrogen ii. Acid + Metal + Carbonate → Salt + Water + Carbon dioxide iii. Acid + Base/alkali → Salt + Water

Chemical reaction

NON-HYDROCARBON

carboxylic acid CnH2n + 1 COOH, n = 0, 1, 2, 3…

ESTER, RCOOR’

*

R is Cn H2n + 1, n = 0, 1, 2, 3.... and R’ is Cn’H2n’ + 1, n’ = 1, 2, 3....

3. Combustion to produce carbon dioxide and water with no soot.

2. Oxidation

1. Dehydration

Chemical reaction

NON-HYDROCARBON

alcohol CnH2n + 1OH, = n =1, 2, 3…

*

Esterification

Complete the following. soot . Combustion is used to differentiate alkane and alkene. 1. Combustion of alkane and alkene produce different amount of brown colour of bromine water to colourless. This reaction does not occur in alkane . 2. Addition reaction of alkene with bromine water change Alkane and alkene can be differentiated by using bromine water. purple colour of acidified potassium manganate(VII) to 3. Addition reaction of alkene with acidified potassium manganate(VII) change colourless . This reaction does not occur in alkane Alkane . and alkene can also be differentiated by using acidified potassium mannganate(VII). Addition alkane reaction of alkene with hydrogen (hydrogenation) has changed alkene to . 4. Addition alcohol reaction of alkene with water (hydration) has changed alkene to . 5. Dehydration alkene of alcohol has changed alcohol to . 6. Key: Oxidation carboxylic acid . of alcohol has changed alcohol to 7. • Reactions marked with ‘#’ are industrial processes alcohol carboxylic acid • Reactions marked with ‘*’ are conducted in the laboratory and produces ester. 8. Esterification of

2. Combustion to produce carbon dioxide and water with less soot.

1. Addition reaction with: a. Hydrogen, H2 (Hydrogenation) b. Water, H2O (Hydration) c. Halogen such as bromine, Br2 d. Acidified potassium manganate(VII), KMnO4

UNSATURATED HYDROCARBON

1. Substitution reaction with halogen such as chlorine, Cl2 and bromine, Br2 with present of sunlight.

Hydrogenation

alkene CnH2n, n = 2, 3, 4…

Chemical reaction

*

Cracking

Chemical reaction

SAturated hydrocarbon

alkane CnH2n + 2, n = 1, 2, 3…

#

glucose C6H12O6

*

Nila

CONCLUSION FOR THE CHEMICAL PROPERTIES OF ALKANE, ALKENE, ALCOHOL, CARBOXYLIC ACID AND ESTER


Sdn. B

n Sdn.

82

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

Pendehidratan

Penghidratan

Penapaian *

Pengoksidaan

2. Pengesteran

asid: i. Asid + Logam → Garam + Hidrogen ii. Asid + Logam Karbonat → Garam + Air + Karbon dioksida iii. Asid + Bes/alkali → Garam + Air

1. Menunjukkan sifat-sifat kimia

Tindak balas kimia

BUKAN HIDROKARBON

ASID KARBOKSILIK CnH2n + 1 COOH, n = 0, 1, 2, 3…

ESTER, RCOOR’ R is Cn H2n + 1, n = 0, 1, 2, 3.... dan R’ is Cn’H2n’ + 1, n’ = 1, 2, 3....

3. Pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida dan air dengan tiada jelaga.

2. Pengoksidaan

1. Pendehidratan

Tindak balas kimia

BUKAN HIDROKARBON

ALKOHOL CnH2n + 1 OH, = n =1, 2, 3…

*

Pengesteran

• Tindak balas dengan tanda ‘#’ adalah proses dalam industri • Tindak balas dengan tanda ‘*’ dilakukan di dalam makmal

Lengkapkan yang berikut: jelaga membezakan alkana dan alkena. 1. Pembakaran alkana dan alkena menghasilkan kuantiti __________ yang berbeza. Pembakaran digunakan untuk ____________ perang alkana . 2. Tindak balas penambahan alkena dengan air bromin mengubah warna __________ air bromin kepada tanpa warna. Tindak balas ini tidak berlaku dalam __________ Alkana dan __________ alkena dibezakan menggunakan air bromin. __________ boleh __________ ungu tanpa warna 3. Tindak balas penambahan alkena dengan kalium manganat(VII) berasid mengubah warna __________ kalium manganat(VII) berasid kepada _________________. alkana . __________ Alkana dan alkena juga boleh __________ dibezakan menggunakan kalium manganat(VII) berasid. Tindak balas ini tidak berlaku dalam __________ penambahan alkana . 4. Tindak balas _____________ alkena dengan hidrogen (penghidrogenan) mengubah alkena kepada __________ penambahan alkena dengan air (penghidratan) mengubah alkena kepada __________ alkohol . 5. Tindak balas _____________ Pendehidratan alkohol mengubah alkohol kepada __________ alkena . 6. _____________ Pengoksidaan alkohol mengubah alkohol kepada _________________. asid karboksilik 7. _____________ Petunjuk: alkohol asid karboksilik 8. Pengesteran __________ dan _________________ menghasilkan ester.

3. Pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida dan air dengan lebih jelaga.

2. Pempolimeran penambahan

*

#

*

2. Pembakaran untuk menghasilkan karbon dioksida dan air dengan kurang jelaga.

1. Tindak balas penambahan dengan: a. Hidrogen, H2 (Penghidrogenan) b. Air, H2O (Penghidratan) c. Halogen seperti bromin, Br2 d. Kalium manganat(VII) berasid KMnO4

HIDROKARBON TAK TEPU

1. Tindak balas penukargantian dengan halogen seperti klorin, Cl2 dan bromin, Br2 dengan kehadiran cahaya matahari.

Penghidrogenan

alkenA CnH2n, n = 2, 3, 4…

Tindak balas kimia

*

Peretakan

Tindak balas kimia

HIDROKARBON TEPU

alkanA CnH2n + 2, n = 1, 2, 3…

#

gluKOSA C6H12O6

KESIMPULAN UNTUK SIFAT-SIFAT KIMIA ALKANA, ALKENA, ALKOHOL, ASID KARBOKSILIK DAN ESTER



EXERCISE / LATIHAN 1 The table below shows the formulae of three organic compounds. Jadual berikut menunjukkan formula bagi tiga sebatian organik. Organic compound / Sebatian organik P Formula / Formula C4H8

Q

R

C4H9OH

CH3COOH

a. i. What is meant by unsaturated hydrocarbon? / Apakah yang dimaksudkan dengan hidrokarbon tak tepu? that contain element carbon and hydrogen only with at least one double covalent bond between Compounds –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– atoms carbon –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Which of the organic compound in the table above is unsaturated hydrocarbon? Antara sebatian organik dalam jadual di atas, yang manakah merupakan hidrokarbon tak tepu? P // C4H8 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. i. State the homologous series for compounds P and Q. / Nyatakan siri homolog bagi sebatian P dan Q. Alkene Alcohol Compound P / Sebatian P: –––––––––––––––––––– Compound Q / Sebatian Q: –––––––––––––––––––– c. Compound P can be produced from compound Q through a chemical reaction. Sebatian P boleh dihasilkan daripada sebatian Q melalui suatu tindak balas kimia. i. What is the name of the reaction? / Apakah nama bagi tindak balas tersebut? Dehydration –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Write the chemical equation for the reaction. / Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas tersebut. Porcelain chips

C4H9OH C4H8 + H2O –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. Draw the set-up of apparatus for the reaction in (c)(ii). / Lukiskan susunan alat radas bagi tindak balas di (c)(ii). Porcelain chips Glass wool soaked with ethanol

Gas Heat Water

d. Draw the structural formula for compound R, circle the functional group. Lukiskan formula struktur bagi sebatian R, bulatkan kumpulan berfungsi. H

H

O

C

C

OH

H

i. State the general formula for compound R. / Tuliskan formula am bagi sebatian R. CnH2n + 1 COOH

ii. Another compound, S, is in the same homologous series as R. S has five carbon atoms. Write the molecular formula for S. / Sebatian lain, S adalah dalam siri homolog yang sama dengan R. S mempunyai lima atom karbon. Tuliskan formula molekul bagi S.

C4H9 COOH

n io

Sdn. B

m

83

. hd

Publicat

What is meant by isomerism? / Apakah yang dimaksudkan dengan keisomeran? Isomerism is the phenomenon where a compound has the same molecular formula but different structural –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– formulae. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Nila

e. i.


ii. Draw the structural formula for compound P. Name all the isomers using IUPAC nomenclature. Lukiskan formula struktur bagi sebatian P. Namakan semua isomer menggunakan sistem penamaan IUPAC. H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

H

H H

H

H

H H

C

H H

C

C

C

H

n-but-1-ene

n-but-2-ene

H

2-metylprop-1-ene

f. When compound Q is added into a test tube containing acidified potassium dichromate(VI) solution and heated for a few minutes, a chemical reaction occurs. / Apabila sebatian Q ditambah ke dalam tabung uji yang mengandungi larutan kalium dikromat(VI) berasid dan dipanaskan untuk beberapa minit, tindak balas kimia berlaku.

i. Name the type of reaction that occurs. / Namakan jenis tindak balas yang berlaku. Oxidation –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. State one observation for this experiment. / Nyatakan satu pemerhatian dalam eksperimen ini. orange colour of acidified potassium dichromate(VI) solution turns green. The –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. Write a chemical equation for the reaction. / Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas ini. C4H9OH + 2[O] C3 H7 COOH + H2O g. Compound Q undergoes complete combustion in excess oxygen. / Sebatian Q terbakar dengan lengkap dalam oksigen

berlebihan.

i. Write chemical equation for the complete combustion of Q. / Tuliskan persamaan kimia bagi pembakaran lengkap Q. C4H9OH + 6O2 4CO2 + 5H2O ii. 7.4 g of compound undergoes complete combustion at room conditions. Calculate the volume of carbon dioxide gas released. [1 mol of gas occupies 24 dm3 at room conditions, Relative atomic mass: H, 1; C, 12] 7.4 g sebatian Q terbakar dengan lengkap pada suhu bilik. Hitung isi padu gas karbon dioksida yang terbebas. [1 mol gas memenuhi 24 dm3 pada suhu bilik, Jisim atom relatif: H, 1; C, 12]

7.4 = 0.1 mol 74 From the equation, 1 mol of C4H9OH : 4 mol of CO2 Number of mol of C4H9OH =

0.1 mol of C4H9OH : 0.4 mol of CO2

Volume of CO2 = 0.4 × 24 dm3 = 9.6 dm3 2 The diagram below shows series of reaction involving organic compound. Rajah di bawah menunjukkan siri tindak balas yang melibatkan sebatian organik. Propane Propana

I

Propene Propena

II

Propanol Propanol

Larutan kalium manganat(VII) berasid

Heat gently with ethanoic acid and concentrated sulphuric acid Panaskan perlahan-lahan dengan asid ettanoik dan asid sulfurik pekat

Y a. i. ii. b. i.

Publica

tio

n Sdn.

d. Bh

Nil a

84

X

Acidified potassium manganate(VII) solution

IV

m

III

Name the reaction I. / Namakan tindak balas I. Hydrogenation. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– State the conditions for the reaction I. / Nyatakan keadaan bagi tindak balas I. Temperature 180°C in the presence of nickel/platinum as a catalyst. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Write the molecular formula for propane and propene. / Tuliskan formula molekul bagi propana dan propena. C3H8 C3H6 Propene / Propena: –––––––––––––––––––––––––– Propane / Propana: ––––––––––––––––––––––––––


ii. Combustion of propene produces more soot than propane. Explain why. [Given relative atomic mass: H; 1, C; 12]. Pembakaran propena menghasilkan lebih banyak jelaga berbanding propana. Terangkan mengapa. [Diberi jisim atom relatif: H; 1, C; 12]

12 × 3 Percentage of carbon by mass in propane = 12 × 3 + 8 × 1 × 100%

= 81.8 % 12 × 3 Percentage of carbon by mass in propene = 12 × 3 + 6 × 1 × 100%

= 85.7 % Percentage of carbon by mass in propene is higher than propane.

c. The table below shows the results of a test to differentiate between propane and propene. Jadual di bawah menunjukkan keputusan suatu ujian untuk membezakan antara propana dengan propena. Procedure / Kaedah Bromine water is added to propene.

Observation / Pemerhatian Brown colour is decolourised.

Bromine water is added to propane.

Brown colour remains.

Air bromin ditambah kepada propena.

Warna perang luntur.

Air bromin ditambah kepada propana.

Warna perang tidak berubah.

Based on the table above, explain why there is a difference in these observations. Berdasarkan jadual, terangkan mengapa terdapat perbezaan dalam pemerhatian.

Propene is an unsaturated hydrocarbon/has double bond between carbon atoms. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Addition reaction occurs. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– C3H6 + Br2 → C3H6 Br2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Propane is a saturated hydrocarbon/has single bond between carbon atoms. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– reaction does not occur. Addition –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. Compound X is produced when propanol heated gently in the reaction III. / Sebatian X terhasil apabila propanol

dipanaskan dengan perlahan-lahan dalam tindak balas III.

i. What is the observation in process III? / Apakah pemerhatian dalam proses III? purple colour of acidified potassium manganate(VII) solution turns colourless. The –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Name and write the chemical formula for compound X. / Namakan dan tuliskan formula kimia bagi sebatian X. C2H5COOH Propanoic acid Name / Nama: ––––––––––––––––– Chemical formula / Formula kimia: ––––––––––––––––– iii. Compound X can react with magnesium. Write the chemical equation for the reaction. / Sebatian X boleh bertindak balas dengan magnesium. Tuliskan persamaan kimia bagi tindak balas tersebut.

2C2H5COOH + Mg → (C2H5COO)2Mg + H2 e. Propanol reacts with ethanoic acid through reaction IV to form compound Y. Propanol bertindak balas dengan asid etanoik dalam tindak balas IV untuk membentuk sebatian Y. i. Name compound Y. / Namakan sebatian Y. ethanoate. Propil –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Draw the structural formula for Y. / Lukiskan formula struktur bagi Y. H

H

O

C

C

H

O

H

H

H

C

C

C

H

H

H

H

iii. State one special characteristic of compound Y. / Nyatakan satu sifat istimewa sebatian Y. smell Sweet –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– n io

Sdn. B

m

85

. hd

Publicat

Nila


3 The information below is regarding substance X. / Maklumat di bawah adalah mengenai bahan X. • Carbon / Karbon 85.70% • Hydrogen / Hidrogen 14.3% • Relative molecular mass / Jisim molekul relatif = 56 Determine the empirical formula and molecular formula of substance X. [Given that the relative atomic mass of C = 12 , H = 1] / Tentukan formula empirik dan formula molekul bagi bahan X. [Diberi jisim atom relatif bagi C = 12 , H = 1] Element Mass/g Mol atom Simplest Ratio

C 85.70/12 7.14 1

H 14.30/1 14.3 2

The empirical formula CH2 . (CH2)n = 56 [12 + 2(1)]n = 56 n = 56/14 = 4 The molecular formula C4H8.

Fats / Lemak 1 Fats and oils are esters. / Lemak dan minyak adalah ester. a. Fat is a natural ester found in animal and human tissue (solid at room temperature). / Lemak ialah ester semula jadi yang dijumpai dalam haiwan dan tisu manusia (pepejal pada suhu bilik).

b. Oil is a natural ester found in fish tissue and plants (liquid at room temperature). / Minyak ialah ester semula jadi yang dijumpai dalam tisu ikan dan tumbuh-tumbuhan (cecair pada suhu bilik).

c. Formed by esterification of alcohol glycerol (alcohol with 3–OH) with fatty acid. (organic acid with long carbon chain, CnH2n+1COOH, n is about 10 to 20). / Terbentuk melalui pengesteran alkohol gliserol (alkohol dengan 3–OH)

dengan asid lemak (asid organik dengan rantai karbon yang panjang, CnH2n + 1COOH, n adalah di antara 10 hingga 20). d. Esterification reaction between glycerol and fatty acid: / Tindak balas pengesteran antara gliserol dengan asid lemak: H H

C

O O

H + H

O

C

H R

H

C

H O

O H

C

O

H + H

O

C

C

O

H + H

O

C

R

O H

R'

C

O

O H

C

C

+ 3 H – O – H R'

O R''

H

H

C

O

C

R''

H

1 mol of glycerol

3 mol of fatty acid

1 mol of fat/oil

3 mol of water

1 mol gliserol

3 mol asid lemak

1 mol lemak/minyak

3 mol air

⇒ Glycerol / Gliserol + Fatty acid / Asid lemak

Oil or fat / Minyak atau lemak + Water / Air

e. Fats are triesters (triglyceride). Lemak ialah triester (trigliserida).

Publica

n Sdn.

86

d. Bh

m

tio

Nil a

2 The importance of oils and fats: / Kepentingan minyak dan lemak: a. Fats and oils provide energy for our bodies. / Lemak dan minyak membekalkan tenaga untuk badan kita. b. Build membrane cell and certain hormones. / Membina sel membran dan hormon-hormon tertentu. c. Dissolve certain vitamins for absorption. / Melarutkan vitamin-vitamin tertentu untuk penyerapan.


3 Source of fats and oils: / Sumber lemak dan minyak: solid a. Fats found in animals like cows and goats, are –––––––––– at room temperature. The example of animal fats are pepejal pada suhu bilik. butter, cheese and etc. / Lemak dijumpai dalam haiwan seperti lembu dan kambing, adalah ––––––––– Contoh lemak haiwan ialah mentega, keju dan lain-lain.

liquid oils b. Fats from plants are –––––––––– at room temperature. They are called –––––––––– . The example of oils are cecair peanut oil, soybean oil and corn oil. / Lemak daripada tumbuh-tumbuhan adalah ––––––––– pada suhu bilik. Ia dipanggil

minyak . Contoh minyak ialah minyak kacang, minyak kacang soya dan minyak jagung. ––––––––– 4 Saturated and unsaturated fat / Lemak tepu dan lemak tak tepu glycerol and –––––––––– fatty acid . / Molekul lemak dan a. Fat and oil molecules are made up of two parts i.e derived from –––––––––– gliserol dan diperoleh daripada ––––––––– asid lemak . minyak terdiri daripada dua bahagian iaitu diperoleh daripada ––––––––– single b. Saturated fats molecules are esters of saturated fatty acids. Saturated fatty acids contain –––––––––– carboncarbon (– C – C –) covalent bonds. / Molekul lemak tepu adalah ester bagi asid lemak tepu. Asid lemak tepu mengandungi tunggal . ikatan kovalen karbon-karbon (–C–C–) ––––––––– Example: / Contoh: Glyceryl tristearate / Gliseril tristearat H H

C

O O

C

(CH2)16 — CH3

O H

C

O

C

(CH2)16 — CH3

O H

C

O

C

(CH2)16 — CH3

H Derived from glycerol Diperoleh daripada gliserol

Derived from fatty acid (hydrogen chains contain single covalent bonds between carbon atoms) Diperoleh daripada asid lemak (rantai karbon mengandungi ikatan kovalen tunggal antara atom karbon)

single double covalent c. Unsaturated fat molecules are esters of unsaturated fatty acids that contain –––––––––– and –––––––––– bonds between carbon atoms in their hydrocarbon chain. / Molekul lemak tak tepu ialah ester bagi asid lemak tak tepu

H H

C

O O

C

(CH2)7 — (CH2)7CH = CHCH2CH = CH(CH2)4CH3

O H

C

O

C

(CH2)16 — (CH2)7CH = CHCH2CH = CH(CH2)4CH3

O

H

O

C

(CH2)16 — (CH2)7CH = CHCH2CH = CH(CH2)4CH3 Hydrocarbon chains contain double covalent bonds between carbon atoms

Rantai hidrokarbon mengandungi ikatan kovalen ganda dua antara atom-atom karbon n io

Sdn. B

87

. hd

Publicat

C

m

H

Nila

tunggal atau ––––––––– ganda dua di antara atom-atom karbon dalam rantai hidrokarbonnya. yang mengandungi ikatan kovalen ––––––––– Example: / Contoh: Glycerol trilinolate / Gliseril trilinolat


d. The fats and oils are mixture of saturated and unsaturated fats molecules: Lemak dan minyak ialah campuran molekul lemak tepu dan tak tepu: saturated saturated fat molecules compared to i. An oil or fat is classified as ––––––––––––––––– if it has more –––––––––– tepu unsaturated Suatu minyak atau lemak dikelaskan sebagai ––––––– fat molecules, for example animal fats. / ––––––––––––––––– tepu tak tepu , contohnya lemak jika ia mengandungi lebih banyak molekul lemak ––––––––– berbanding molekul lemak ––––––––– haiwan.

unsaturated unsaturated ii. An oil or fat is classified as ––––––––––––––––– if it has more ––––––––––––––––– fat molecules compared to saturated fat molecules, for example vegetable oils except coconut oil. tak tepu jika ia mengandungi lebih banyak molekul lemak ––––––––– tak tepu Suatu minyak atau lemak dikelaskan sebagai ––––––––– berbanding molekul lemak tepu, contohnya minyak sayuran kecuali minyak kelapa.

5 Converting unsaturated fats to saturated fats / Menukar lemak tak tepu kepada lemak tepu unsaturated a. The double covalent bonds between carbon atoms in ––––––––––––––––– fats are easily oxidised. When this tak tepu boleh happens, the fat turns rancid. / Ikatan kovalen ganda dua di antara atom-atom karbon dalam lemak ––––––––– teroksida dengan mudah. Apabila ini terjadi, lemak menjadi tengik.

hydrogenation b. Unsaturated fats can be converted to saturated fats through ––––––––––––––––– process such as in the manufacture of margarine. Catalyst used is nickel at 180ºC: / Lemak tak tepu boleh ditukarkan kepada lemak tepu melalui proses penghidrogenan , contohnya dalam pembuatan marjerin. Mangkin yang digunakan ialah nikel pada 180°C: ––––––––––––––––– H ~ C

H C~

H

+

H2

Nickel / nikel 180ºC

~ C H

Unsaturated fat (liquid)

H C~ H

Saturated fat (solid)

Lemak tepu (pepejal) c. Sources of unsaturated fats are palm oil, soybean oil and corn oil. / Sumber bagi lemak tak tepu ialah minyak sawit, minyak kacang soya dan minyak jagung. Lemak tak tepu (cecair)

6 The effect of fats on health / Kesan lemak ke atas kesihatan a. There are two types of cholesterol, LDL cholesterol and HDL cholesterol: / Terdapat dua jenis kolestrol, kolestrol LDL dan kolestrol HDL:

plaque i. LDL cholesterol causes –––––––––– deposits on the walls of veins or arteries which will lead to heart attack plak pada dinding salur darah vena atau arteri yang boleh and stroke. / Kolestrol LDL menyebabkan pengenapan ––––––––– menyebabkan sakit jantung dan angin ahmar.

mengurangkan reduces deposits on the artery walls. / Kolestrol HDL ––––––––––––––––– ii. HDL cholesterol –––––––––– pengenapan pada dinding arteri.

Animal fats (saturated fats) contain higher LDL cholesterol whereas –––––––––– vegetable oils (unsaturated fats) contain b. –––––––– haiwan (lemak tepu) mengandungi kolestrol LDL yang lebih banyak manakala higher HDL cholesterol. / Lemak ––––––––– sayuran (lemak tak tepu) mengandungi lebih banyak kolestrol HDL. minyak –––––––––

LDL in blood. c. Eating food high in animal fats increases the level of ––––––– LDL dalam darah. Memakan makanan yang tinggi dengan lemak haiwan akan meningkatkan kandungan ––––––– 7 Palm oil / Minyak sawit a. Palm oil is extracted from fresh oil palm fruits. / Minyak sawit diekstrak daripada buah sawit yang segar. unsaturated fat. / Minyak b Palm oil contains 49% of saturated fats and 51% of unsaturated fats. It is classified as ––––––––––––

tak tepu . sawit mengandungi 49% lemak tepu dan 51% lemak tak tepu. Ia dikelaskan sebagai lemak ––––––––– c. Palm oil is used in cooking and manufacture margarine and shortening, chocolate, cakes, ice creams and noodles. Minyak sawit digunakan untuk memasak dan membuat marjerin dan coklat, kek, aiskrim dan mee.

Publica

n Sdn.

88

d. Bh

m

tio

Nil a

d. The advantages of palm oil compared to other oil are: / Kelebihan minyak sawit berbanding minyak lain adalah: i. rich in vitamin E which is a powerful antioxidant. / kaya dengan vitamin E yang merupakan antioksidan yang kuat. ii. rich in beta-carotene which contains vitamin A. Vitamin A helps to strengthen the immune system. kaya dengan beta-carotene yang mengandungi vitamin A. Vitamin A membantu menguatkan sistem imuniti. iii. it is cholesterol free. / tiada kolestrol.


Natural Rubber / Getah Asli 1 Natural polymers are polymers that exist in nature and are not man-made. Polimer semula jadi ialah polimer yang wujud secara semula jadi dan bukannya buatan manusia. Example: / Contoh: Natural polymer / Polimer semula jadi Protein / Protein Cabohydrate / Karbohidrat Natural rubber / Getah semula jadi

Monomer / Monomer Amino acid / Asid amino Glucose / Glukosa Isoprene / Isoprena

2 The structure of rubber / Struktur getah isoprene . Molecular formula of –––––––––– isoprene is a. Rubber is a natural polymer. It is formed from the monomer –––––––––– isoprena . Formula molekul ––––––––– isoprena ialah C5H8. C5H8. / Getah ialah polimer asli. Ia terbentuk daripada monomer ––––––––– polymerisation b. Isoprene molecules are joined together by addition ––––––––––––––––– process to form the polymer of natural pempolimeran rubber, polyisoprene: / Molekul isoprena terikat bersama oleh proses ––––––––––––––––– penambahan untuk membentuk polimer getah semula jadi, poliisoprena: H

H

CH3

H

n( C

C

C

C )

H

H

H

H

CH3 H

(C

C

C

H

Isoprene (2-methylbut-1, 3-diene)

C)

n

n is large numbers

n ialah nombor yang besar

H

Polyisoprene

Isoprena (2-metilbut-1, 3-diena)

Polimer getah

3 Coagulation of latex / Penggumpalan lateks colloid a. Latex is milk like liquid obtained from tapped rubber tree. Latex is a –––––––––– which contains suspension of rubber particles in water. / Lateks ialah cecair seperti susu yang diperoleh daripada pokok getah yang ditoreh. Lateks ialah koloid yang mengandungi zarah-zarah getah yang tersebar dalam air. ––––––––– b. The rubber particles are made up of long chain rubber polymers [(C5H8)n] surrounded by a protein membrane . The ––––––––––––––––– protein membrane is –––––––––– negatively charged. The forces of repulsion between ––––––––––––––––– negatively charged particles prevent them from combining or coagulating. / Zarah-zarah getah terdiri daripada polimer membran protein . ––––––––––––––––– Membran protein negatif . getah berantai panjang [(C5H8)n] yang dikelilingi ––––––––––––––––– adalah bercas ––––––––– Daya tolakan di antara zarah-zarah bercas negatif menghalang zarah-zarah tersebut daripada bergabung atau bergumpal.

Repulsion Tolakan

Negative charge Bercas negatif

Rubber polymer Polimer getah

Water Air

c. Latex coagulates when: / Lateks tergumpal apabila: i. acid is added to it such as methanoic acid (formic acid), ethanoic acid (acetic acid) or any other weak acids. asid seperti asid metanoik (asid formik), asid etanoik (asid asetik) atau asid lemah lain ditambah ke dalamnya. ii. Left aside for 1 – 2 days due to bacterial action on latex. Bacteria from the air enter latex. Activity of bacteria in lactic acid hydrogen ions (H+) which causes coagulation of latex. the latex produce ––––––––––––––––– that contains ––––––––––––––––– Coagulate latex is semi solid. / Dibiarkan selama 1 – 2 hari untuk tindakan bakteria ke atas lateks. Bakteria dari udara acid yang mengandungi ––––––––––––––––– ion hidrogen (H+) masuk ke dalam lateks. Aktiviti bakteria di dalam lateks menghasilkan –––––––

n io

Sdn. B

m

89

. hd

Publicat

yang menyebabkan penggumpalan lateks. Menggumpal lateks adalah separa pepejal.

Nila


d. When acid is added to latex, coagulation of latex occurs: Apabila asid ditambah kepada lateks, penggumpalan lateks berlaku: neutralises the negative charges on the surface of the protein i. Positively charged hydrogen ions from the acid –––––––––– meneutralkan particle membrane. A neutral rubber –––––––––– is formed. / Ion hidrogen bercas positif daripada asid ––––––––––––– Zarah cas-cas negatif pada permukaan membran protein. ––––––––– getah yang neutral terbentuk. Neutralised rubber particle

Breaking of protein membrane

Zarah getah yang neutral

H+ H+ H+ H+ H+

+ H+ H H+

H+ H+

H+ H+ H+

Repulsion Tolakan

H+ H+ H+

H+ H+ H+ H+ H+

Membran protein pecah + H+ H H+

H+ H+

H+ H+ H+

Collide

Perlanggaran

H+ H+

H+

neutral particles no longer –––––––––– repel neutral particles –––––––––– collide ii. The –––––––––– each other. These –––––––––– with break . The rubber polymers are freed and they –––––––––– coagulate by each other, causing the membrane to –––––––––– combining together to form large lump of rubber polymer. The latex has coagulated. neutral tidak lagi ––––––––– menolak di antara satu sama lain. Zarah-zarah ––––––––– neutral ini ––––––––– berlanggar di Zarah-zarah ––––––––– pecah . Polimer getah terbebas dan ––––––––– bergumpal dengan bergabung antara satu sama lain, menyebabkan membran ––––––––– untuk membentuk gumpalan getah yang besar. Lateks telah tergumpal.

Broken protein membrane Membran protein pecah

Rubber polymers coagulate Polimer getah menggumpal

ammonia (alkali) 4 Coagulation of latex can be prevented by adding ––––––––––––––––– to it. The ammonia solution – (containing OH ions) will neutralise any acids that may be produced by the bacteria. / Penggumpalan lateks boleh dihalang ammonia (alkali) dengan menambah ––––––––––––––––– kepadanya. Larutan ammonia (mengandungi ion OH–) akan meneutralkan sebarang asid yang dihasilkan oleh bakteria.

5 Describe how the presence of an alkali can prevent the coagulation process of latex: / Huraikan bagaimana alkali boleh menghalang proses penggumpalan lateks:

neutralise hydrogen ions, H+ produced by –––––––––– acid a. Hydroxide ions, OH– from alkali –––––––––– as a result of bacterial meneutralkan ion hidrogen, H+ yang dihasilkan oleh ––––––– acid attack on protein. / Ion hidroksida, OH– daripada alkali ––––––––––––– disebabkan serangan bakteria ke atas protein.

negatively charge because there is no hydrogen ions. / Membran protein kekal b. The protein membrane remains –––––––––– negatif kerana tiada ion-ion hidrogen. bercas ––––––– menolak di antara satu sama lain. repel c. The rubber particles –––––––––– each other. / Zarah-zarah getah ––––––– coagulate d. The rubber polymers cannot combine and –––––––––––––––– . / Polimer-polimer getah tidak boleh bergabung dan

Publica

n Sdn.

90

d. Bh

m

tio

Nil a

menggumpal . ––––––––––––––


6 Properties and uses of natural rubber / Sifat-sifat dan kegunaan getah asli a. Properties of natural rubber / Sifat-sifat getah asli Property Description / Penerangan

Uses / Kegunaan

Sifat

Elastic

Kekenyalan

Resistance to oxidation Ketahanan terhadap pengoksidaan

Effect of heat Kesan haba

Effect of solvent

Kesan pelarut

Rubber tube, gloves, rubber bands and shoe soles. / Tiub getah, sarung

stretched , it straighten out. It –––––––––– returns back to When it is –––––––––– stretching its original shape once the –––––––––– force is released. / Apabila diregangkan , ia menjadi lurus. Ia ––––––––– kembali kepada bentuk asal apabila ––––––––– regangan daya ––––––––– dilepaskan.

tangan, getah pengikat dan tapak kasut.

oxidised due to the The natural rubber polymers are easily –––––––––– teroksida dengan presence of double bonds. / Polimer getah asli ––––––––– mudah kerana kehadiran ikatan ganda dua.

These properties make the usage of natural rubber limited. / Sifat-sifat ini

soften sticky . When it is heated, it is –––––––––– and become –––––––––– lembut dan menjadi ––––––––– melekit . Apabila dipanaskan, getah menjadi ––––––– hard brittle . When it is cooled, it becomes –––––––––– and –––––––––– keras rapuh . Apabila disejukkan, ia menjadi ––––––––– dan –––––––––

menjadikan kegunaan getah asli terhad.

soluble in organic, alkaline and acidic Natural rubber is –––––––––– solution. larut Getah asli ––––––––– dalam larutan organik, beralkali dan berasid.

b. The properties of natural rubber can be improved through the vulcanisation process. / Sifat-sifat getah asli boleh diperbaiki melalui proses pemvulkanan.

7 Vulcanisation of rubber: / Pemvulkanan getah: a. Natural rubber is elastic (it will return to its original shape after stretching force is released). / Getah asli adalah kenyal (ia akan kembali kepada bentuk asal apabila daya regangan dilepaskan).

b. When the rubber is over stretched, the rubber molecules do not return to their original positions. The rubber has lost its elasticity. / Apabila getah diregang secara berlebihan, molekul getah tidak kembali kepada kedudukan asal. Getah telah hilang sifat kekenyalannya.

c. Natural rubber becomes stronger and more elastic after vulcanisation: Getah asli menjadi lebih kuat dan kenyal selepas pemvulkanan: i. Sulphur is heated together with natural rubber. / Sulfur dipanaskan bersama dengan getah asli. ii. Rubber stripe is soaked in sulphur monochloride solution in methylbenzene for a few hours, and then dried.

C=C

C=

C

C=C

C C= C=C

S

Vulcanisation C=C C=

Pemvulkanan

C

Natural rubber / Getah asli

C

S

C

C C C

S

Jalur getah direndam dengan larutan sulfur monoklorida dalam metilbenzena untuk beberapa jam, dan kemudiannya dikeringkan.

S C

S

S

C

Vulcanised rubber / Getah tervulkan

n io

Sdn. B

m

91

. hd

Publicat

d. In vulcanised rubber / Dalam getah tervulkan i. The sulphur atoms form cross-link between the long rubber molecule. Atom-atom sulfur membentuk rangkai silang di antara molekul panjang getah. ii. This reduces the ability of the polymers to slide over each other. Ini mengurangkan kebolehan polimer untuk menggelongsor di antara satu sama lain. iii. The rubber molecules return to their original positions after being stretched. Molekul-molekul getah kembali kepada kedudukan asal selepas diregangkan.

Nila


e. Complete the table below: / Lengkapkan jadual di bawah: Property / Sifat Elasticity

Kekenyalan

Natural rubber / Getah asli Less elastic because the polymer chain –––––––––– slide of rubber can –––––––––– over one another easily. Kurang kenyal kerana rantai polimer getah ––––––––– menggelongsor boleh –––––––––––––––– di antara satu sama

lain dengan mudah.

Vulcanised rubber / Getah tervulkan More sulphur elastic because the –––––––––– –––––––––– prevents the polymer chain cross-links –––––––––– slide of rubber molecules –––––––––– over one another. Lebih kenyal kerana rangkai silang ––––––––– sulfur ––––––––– menghalang rantai polimer molekul menggelongsor getah –––––––––––––––– di antara satu sama lain.

Strength and hardness Kekuatan dan kekerasan

Resistance to heat

Ketahanan terhadap haba

Resistance to oxidation Ketahanan terhadap pengoksidaan

Weaker and –––––––––– softer . When it –––––––––– strectched beyond the elastic limit, is –––––––––– break . Lebih the polymer chain will –––––––––– diregangkan lembut dan lebih ––––––––– ––––––––– . Apabila diregangkan melebihi had kekenyalan, rantai ––––––––– putus . polimer akan –––––––––

n Sdn.

92

tio

d. Bh

Nil a

Publica

polimer.

Cannot withstand high temperature. –––––––––– melt Easily –––––––––– when heated. Tidak tahan Melebur haba. ––––––––– ––––––––– dengan mudah

Can withstand high temperature –––––––––– sulphur crossbecause the presence of –––––––––– melt links makes it more difficult to –––––––––– . Tahan haba kerana kehadiran rangkai silang ––––––––– sulfur menjadikannya lebih susah untuk ––––––––– melebur . –––––––––

oxygen because the Easily oxidised by –––––––––– double bonds in the presence of many –––––––––––––– rubber polymer. oksigen kerana Teroksida dengan mudah oleh ––––––––– ganda dua dalam kehadiran banyak ikatan –––––––––

Not easily oxidised by oxygen because the double bonds is reduced. number of ––––––––––––––

apabila dipanaskan.

polimer getah.

m

Stronger and –––––––––– harder because the –––––––––– sulphur cross-links between presence of –––––––––– the polymer. kuat keras Lebih ––––––––– dan lebih ––––––––– kerana sulfur kehadiran rangkai silang ––––––––– di antara

Tidak teroksida oleh oksigen dengan mudah kerana ganda dua berkurang. bilangan ikatan –––––––––


OBJECTIVE QUESTIONS / SOALAN OBJEKTIF The statement below is about organic compound X:

Pernyataan di bawah adalah berkenaan dengan sebatian organik X: Organic compound X undergoes addition reaction.

4

Hidrokarbon yang manakah mengandungi 81.82% berdasarkan jisim? [Jisim atom relatif: H = 1, C = 12]

Sebatian organik X mengalami tindak balas penambahan.

Which of the following represents the formula for compound X?

Antara berikut, yang manakah mewakili formula untuk sebatian X? A  B

2

C

C3H10

D

C3H6

C3H7OH

C3H7COOH

B

5

Rajah di bawah menunjukkan formula struktur satu sebatian karbon.

H

II Exist as gas at room temperature Wujud sebagai gas pada suhu bilik

3

I and III only

B

II and IV only

 C

I dan III sahaja

I, II and IV only

I, II dan IV sahaja

D

II dan IV sahaja

The diagram below shows part of the structure of a polymer. Rajah di bawah menunjukkan sebahagian daripada struktur polimer.

H

H

H

H

~ C

C

C

C ~

H

C1

H

C1

Which of the following is its monomer?

Antara berikut, yang manakah monomer bagi polimer di atas?  A

C

C

C

H

H

H

H

C

C

C

H

H

H

A

Ethyl propanoate / Etil propanoat

B

Propyl ethanoate / Propil etanoat Propyl propanoate / Propil propanoat

D

Diethyl methanoate / Dietil metanoat

H

The diagram below shows the structural formula of carbon compound J. Rajah di bawah menunjukkan formula struktur sebatian karbon J.

H

O

H

H

H

C

C

O C

H H OH Which of the following statements are true?

Antara pernyataan berikut, yang manakah benar?

I

Compound J is unsaturated hydrocarbon

H

C1

C

C

Sebatian J bertindak dengan larutan natrium karbonat

H

H

Pengoksidaan butanol akan menghasilkan sebatian J

B

H C

III Oxidation of butanol will produce compound J

H

H

H

C

C

C

H

C1

C

C

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C1

Sebatian J ialah hidrokarbon tak tepu

II Compound J reacts with sodium carbonate solution

C1

D

O

 C

6

H

Apakah nama bagi sebatian di atas?

I, II, III and IV I, II, III, dan IV

H

What is the name of the compoud?

dioksida dan air

A

C3H8

The diagram below represents the structural formula of a carbon compound.

Antara berikut, yang manakah benar tentang butana dan butena? I Insoluble in water / Tidak larut di dalam air

III Decolourise acidified potassium manganate(VII) solution / Melunturkan larutan kalium manganat(VII) berasid IV Burn completely in air to produce carbon dioxide and water / Terbakar lengkap di udara untuk menghasilkan karbon

C3H6

 D

C2H4

Which of the following are true about butane and butene?

C

C2H2

H

H

H

IV Complete combustion of compound J produces carbon dioxide gas and water / Pembakaran lengkap sebatian J menghasilkan gas karbon dioksida and air

 A

II and III only

II dan III sahaja

B

III and IV only

C

I, II and III only

D

II, III and IV only

III dan IV sahaja

I, II dan III sahaja

II, III dan IV sahaja

C1

n io

Sdn. B

93

. hd

Publicat

A

karbon

m

Which of the following hydrocarbons contains 81.82% carbon by mass? [Relative atomic mass: H = 1, C = 12]

Nila

1


7

The diagram below shows the structural formula of ethanoic acid.

9

sebatian organik.

Rajah di bawah menunjukkan formula struktur bagi asid etanoik.

H

O

C

C

2 1

H

The diagram below shows the structural formula of an organic compound. / Rajah di bawah menunjukkan struktur formula satu H

O

H

H

4

H Which of the following hydrogen atoms will involve in a chemical reaction? / Antara berikut, atom hidrogen yang manakah 3

H

8

A

1

C

3

B

2

 D

4

H H

The diagram below show the conversion of ethanol into compound P and subsequently into compound Q.

Rajah di bawah menunjukkan penukaran etanol kepada sebatian P dan seterusnya kepada sebatian Q. C2H5OH Heat with / Panaskan dengan K2Cr2O7

Compound / Sebatian P Heat with C3H7OH and concentrated H2SO4 Panaskan dengan C3H7OH dan H2SO4 pekat

Compound / Sebatian Q

Antara berikut, yang manakah sebatian Q?  A

Ethyl propanoate / Etil propanoat

B

Propyl ethanoate / Propil etanoat

C

Propyl propanoate / Propil propanoat

D

Ethyl ethanoate / Etil etanoat

Publica

n Sdn.

94

d. Bh

m

Which of the following is compound Q?

tio

Nil a

H

H

C

C

C

C

H

H

H

H H

H H

akan terlibat dalam tindak balas kimia?

C

C

H H C

H

H

H

What is the IUPAC name for the compound?

Apakah nama mengikut IUPAC bagi sebatian tersebut?

 A

2, 4-dimethylpent-1-ene

B


C


D


2, 4-dimetilpent-1-ena 2, 4-dimetilpent-2-ena 3, 4-dimetilpent-1-ena 3, 4-dimetilpent-2-ena

10 Which of the following fatty acids are unsaturated? Antara berikut, asid lemak yang manakah tidak tepu? I II III IV

C17H29COOH C17H31COOH C17H33COOH C17H35COOH

A

I and III only

B

II and IV only

I dan III sahaja II dan IV sahaja

 C D

I, II and III only

I, II dan III sahaja

I, III and IV only I, III dan IV sahaja

3

REDOX REACTIONS Tindak Balas Redoks

ANALYSING REDOX REACTIONS / MENGANALISIS TINDAK BALAS REDOKS

• • • •

Define oxidation and reduction with examples.

Kehilangan atau penerimaan oksigen

− − −

Kehilangan atau penerimaan hidrogen

Pemindahan elektron

− Calculate oxidation number of element in a compound. Menghitung nombor pengoksidaan bagi unsur dalam suatu sebatian. − Explain with examples oxidation and reduction processes in terms of transfer of electrons and the change of oxidation number. Menerangkan dengan contoh proses pengoksidaan dan penurunan dari segi

Loss or gain of oxygen

Loss or gain of hydrogen Transfer of electron

Change in oxidation number

Perubahan dalam nombor pengoksidaan

Memberi maksud pengoksidaan dan penurunan dengan contoh-contohnya.

Explain redox reaction.

Menerangkan tindak balas redoks.

State the definition of oxidising agent, reducing agent and give examples.

Menyatakan maksud agen pengoksidaan, agen penurunan dan memberikan contoh-contohnya.

pemindahan elektron dan perubahan nombor pengoksidaan serta contoh.

 WRITING EQUATIONS FOR REDOX REACTION

MENULIS PERSAMAAN BAGI TINDAK BALAS REDOKS

• • •

Oxidation half equation

Persamaan setengah pengoksidaan

Reduction half equation

Persamaan setengah penurunan

Ionic equation Persamaan ion



Analysing redox reactions in

Menganalisis tindak balas redoks dalam

1. Displacement of metal from its salt solution Penyesaran logam dari larutan garamnya 2. Electrolytic and chemical cell Sel elektrolisis dan sel kimia 3. Rusting of iron /corrosion of metal Pengaratan besi/ kakisan logam 4. Displacement of halogen from its halide solution Penyesaran halogen dari larutan halida 5. Change of Fe2+ Fe3+ and Fe3+ 2+ 3+ Perubahan Fe → Fe dan Fe3+→ Fe2+

Fe2+

6. Transfer of electrons at a distance Pemindahan elektron pada satu jarak

7. Reactivity series of metals and its application

Siri kereaktifan logam dan aplikasinya


The definition of redox reaction / Definisi Tindak Balas Redoks 1 Redox reaction is a reaction where both oxidation and reduction occur at the same time. Tindak balas redoks ialah suatu tindak balas di mana kedua-dua pengoksidaan dan penurunan berlaku serentak. 2 Oxidation and reduction can be defined in three ways: Pengoksidaan dan penurunan boleh didefinisikan melalui tiga cara: Oxidation / Pengoksidaan a.

Loss or gain of oxygen

A substance gains oxygen

A substance loses oxygen

A substance loses hydrogen

A substance gains hydrogen

Transfer of electrons

A substance loses electrons

A substance gains electrons

Change in oxidation number

Increase in oxidation number of element in the reactant

Decrease in oxidation number of element in the reactant

Kehilangan atau penerimaan oksigen

Loss or gain of hydrogen

Kehilangan atau penerimaan hidrogen

b. c.

Reduction / Penurunan

Pemindahan elektron

Perubahan dalam nombor pengoksidaan

Suatu bahan menerima oksigen Suatu bahan kehilangan hidrogen Suatu bahan kehilangan elektron

Peningkatan nombor pengoksidaan bagi unsur dalam bahan tindak balas

Suatu bahan kehilangan oksigen Suatu bahan menerima hidrogen Suatu bahan menerima elektron

Pengurangan nombor pengoksidaan bagi unsur dalam bahan tindak balas

3 Oxidising agent is a substance that oxidises another substance. The agent is reduced in this process. Agen pengoksidaan ialah bahan yang mengoksidakan bahan lain. Agen tersebut mengalami penurunan dalam proses ini. 4 Reducing agent is a substance that reduces another substance. The agent is oxidised in this process. Agen penurunan ialah bahan yang menurunkan bahan lain. Agen tersebut mengalami penurunan dalam proses ini. Redox reaction in terms of Loss or Gain of Oxygen and Loss or Gain of Hydrogen

Redoks dari segi Kehilangan atau Penerimaan Oksigen atau Kehilangan atau Penerimaan Hidrogen

Example: / Contoh:

oxidation (gain of oxygen, O) Magnesium undergoes ____________ pengoksidaan (menerima oksigen, O) Magnesium mengalami ____________ Mg + CuO

MgO + Cu

reduction (loss of oxygen, O) Copper(II) oxide undergoes ____________ penurunan (kehilangan oksigen, O) Kuprum(II) oksida mengalami ____________

Publica

n Sdn.

96

d. Bh

m

tio

Nil a

Explanation: / Penerangan: gains oxidation . Magnesium has reduced Magnesium, Mg ––––––––––– oxygen and undergoes ––––––––––– ––––––––––– copper(II) oxide, CuO. menerima oksigen dan ia mengalami pengoksidaan . Magnesium telah a reducing agent. / Magnesium, Mg ––––––––––– Magnesium is ––––––––––– ––––––––––– menurunkan copper(II) oxide, CuO. Magnesium, Mg ialah agen penurunan . ––––––––––– ––––––––––– loses oxygen and undergoes reduction . Copper(II) oxide has oxidised magnesium, Mg. Copper(II) oxide, CuO –––––––– ––––––––––– kehilangan oksigen dan ia mengalami penurunan . an oxidising agent. / Kuprum(II) oksida, CuO ––––––––––– Copper(II) oxide is ––––––––––––– ––––––––––– pengoksidaan . Kuprum(II) oksida telah mengoksidakan magnesium, Mg. Kuprum(II) oksida ialah agen –––––––––––


Example: / Contoh:

oxidation (loss of hydrogen, H) Hydrogen sulphide, H2S undergoes ____________ pengoksidaan (kehilangan of hidrogen, H) Hidrogen sulfida, H2S mengalami ______________ H2S + Cl2

S + 2HCl

reduction (gain of hydrogen, H) Chlorine undergoes ____________ penurunan Klorin mengalami ______________ (menerima of hidrogen, H) Explanation: / Penerangan: loses oxidation . Hydrogen Sulphide, H2S has reduced Hydrogen sulphide, H2S ––––––––––– hydrogen and undergoes ––––––––––– ––––––––––– kehilangan hidrogen dan mengalami a reducing chlorine, Cl2. Hydrogen sulphide, H2S is ––––––––––– agent. / Hidogen sulfida, H2S ––––––––––– pengoksidaan

menurunkan

penurunan

–––––––––––. Hidrogen sulfida, H2S telah ––––––––––– klorin, Cl2. Hidrogen sulfida, H2S ialah agen –––––––––––. gains reduction . Chlorine, Cl2 has oxidised hydrogen sulphide, Chlorine, Cl2 ––––––––––– hydrogen and undergoes ––––––––––– ––––––––––– menerima hidrogen dan ia mengalami penurunan . Klorin, Cl an oxidising H2S. Chlorine, Cl2 is –––––––––––––– agent. / Klorin, Cl2 ––––––––––– 2 ––––––––––– mengoksidakan hidrogen sulfida, H S. Klorin, Cl ialah agen pengoksidaan . telah ––––––––––––––– 2 2 ––––––––––– Example: / Contoh:

reduction (loss of oxygen, O) Copper(II) oxide, CuO undergoes ____________

penurunan (kehilangan oksigen, O) Kuprum(II) oksida, CuO mengalami ____________

3CuO +

2NH3

3Cu + 3H2O N2

oxidation (loss of hydrogen, H) Ammonia undergoes –––––––––––

pengoksidaan (kehilangan hidrogen, H) Ammonia mengalami ____________

Explanation: / Penerangan: oxygen reduction . Copper(II) oxide, CuO has oxidised Copper(II) oxide, CuO loses ––––––––––– and undergoes ––––––––––– ––––––––––– oksigen an oxidising ammonia NH3. Copper(II) oxide, CuO is ––––––––––––––agent. / Kuprum(II) oksida, CuO kehilangan ––––––––––– dan ia penurunan . Kuprum(II) oksida, CuO telah mengoksidakan mengalami ––––––––––– –––––––––––––––– ammonia, NH3. Kuprum(II) oksida, CuO ialah agen pengoksidaan . ––––––––––– hydrogen and undergoes oxidiation . Ammonia, NH3 has reduced Ammonia, NH3 loses ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– copper(II) oxide. hidrogen pengoksidaan . Ammonia, NH a reducing Ammonia, NH3 is –––––––––– agent. / Ammonia, NH3 kehilangan ––––––––––– dan mengalami ––––––––––– 3 kuprum(II) oksida penurunan telah menurunkan ––––––––––––––– . Ammonia, NH3 ialah agen –––––––––––. redox reaction in terms of electron gain/Loss / Tindak Balas Redoks dari segi Penerimaan/Kehilangan Elektron Example: / Contoh:

2Na + Cl2

2NaCl

Explanation: / Penerangan: loses one electron Sodium atom with an electron arrangement of 2.8.1 ––––––––––––––––––– to form sodium ion, Na+ in sodium chloride, kehilangan satu elektron untuk oxidation . / Atom natrium dengan susunan elektron 2.8.1 ––––––––––––––––––––– NaCl. Sodium undergoes ––––––––––– pengoksidaan . membentuk ion natrium, Na+ dalam natrium klorida, NaCl. Natrium mengalami –––––––––––

Na Na+ + e Chlorine molecule, Cl2 gains electrons to form chloride ions, Cl– in sodium chloride, NaCl. Chlorine undergoes – reduction –––––––––––. / Molekul klorin, Cl2 menerima elektron untuk membentuk ion klorida. Cl dalam natrium klorida, NaCl. Klorin

n io

Sdn. B

97

. hd

Publicat

2Cl-

m

Cl2 + 2e

Nila

penurunan . mengalami –––––––––––


reduced a reducing agent. Chlorine, Cl2 has oxidised Sodium has ––––––––––– chlorine, Cl2. Sodium is ––––––––––– ––––––––––– sodium. menurunkan klorin, Cl . Natrium ialah agen penurunan . Klorin, Cl telah an oxidising agent. / Natrium telah ––––––––––– Chlorine is ––––––––––– 2 2 ––––––––––– mengoksidakan

pengoksidaan

–––––––––––––––– natrium. Klorin ialah agen –––––––––––.

Example: / Contoh: Mg + CuSO4

MgSO4 + Cu

Explanation: / Penerangan: Magnesium, Mg atom loses electrons to form magnesium ion, Mg2+ in magnesium sulphate, MgSO4. Magnesium oxidation kehilangan elektron untuk membentuk ion magnesium, Mg2+ dalam undergoes . / Atom magnesium, Mg ––––––––––––––––––––– pengoksidaan . magnesium sulfat, MgSO4. Magnesium mengalami ––––––––––– Mg Mg2+ + 2e (loss of electrons) gains reduction . electrons to form Copper atom, Cu. Copper(II) ion undergoes ––––––––––– Copper(II) ion, Cu2+ –––––––––––

menerima elektron untuk membentuk atom kuprum, Cu. Ion kuprum(II) mengalami penurunan . Ion kuprum(II), Cu2+ ––––––––––– –––––––––––

Cu2+ + 2e–

Cu (gain of electrons)

reduced copper(II) ion, Cu2+. Magnesium is a reducing agent. Copper(II) ion has oxidised Magnesium has ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– menurunkan ion kuprum(II), Cu2+. Magnesium ialah agen an oxidising agent. / Magnesium telah ––––––––––– magnesium. Copper(II) ion is ––––––––––– penurunan mengoksidakan pengoksidaan –––––––––––. Ion kuprum(II) telah –––––––––––––––– magnesium. Ion kuprum(II) ialah agen –––––––––––––––– .

redox reaction in terms of Change of Oxidation Number / Tindak Balas Redoks dari segi Perubahan Nombor Pengoksidaan 1 General rules to determine oxidation number / Peraturan umum untuk menentukan nombor pengoksidaan a. The oxidation number of atoms and molecules of elements is zero. Nombor pengoksidaan bagi atom dan molekul bagi unsur ialah sifar.

Example: / Contoh:

Molecule of element

Oxidation number

Atom / Atom

Oxidation number

Molekul unsur

Nombor pengoksidaan

Hydrogen gas, H2

0

Copper, Cu

0

Oxygen gas , O2

0

Sodium, Na

0

Chlorine gas, Cl2

0

Iron, Fe

0

Bromine gas, Br2

0

Helium,He

0

Gas hidrogen, H2 Gas oksigen , O2 Gas klorin, Cl2

Gas bromin, Br2

Nombor pengoksidaan

Kuprum, Cu Natrium, Na Besi, Fe

Helium,He

b. The oxidation number for a simple ion is similar to the charge of the ion. Nombor pengoksidaan bagi ion ringkas adalah sama dengan cas bagi ion tersebut.

n Sdn.

98

d. Bh

m

Publica

tio

Nil a

Example: / Contoh: Ion Ion

Nombor pengoksidaan

Oxidation number

Ion Ion

Nombor pengoksidaan

Oxidation number

Na+

+1

Cl–

–1

Cu2+

+2

Br–

–1

Fe2+

+2

O2–

–2

Fe3+

+3

S2–

–2


c. The oxidation number for hydrogen in most of its compound is +1 except in metal hydride. Nombor pengoksidaan bagi hidrogen dalam kebanyakan sebatiannya ialah +1 kecuali dalam logam hidrida. d. The oxidation number for oxygen in most of its compound is –2 except in peroxide. Nombor pengoksidaan bagi oksigen dalam kebanyakan sebatiannya ialah –2 kecuali dalam peroksida. e. The oxidation numbers of the ions from Group 1, 2 and 13 are fixed because the atom of these Groups achieve stable octet electron arrangement by losing 1e–, 2e– and 3e– respectively. Therefore, the oxidation number for these ions are +1, +2 and +3. / Nombor pengoksidaan bagi ion-ion dalam Kumpulan 1, 2 dan 13 adalah tetap kerana atom bagi

Kumpulan-kumpulan ini mencapai susunan elektron oktet yang stabil dengan melepaskan 1e–, 2e– dan 3e–. Oleh itu, nombor pengoksidaan bagi ion-ion ini ialah +1, +2 dan +3.

f. The sum of the oxidation numbers for elements in a compound is 0.

Jumlah nombor pengoksidaan bagi unsur-unsur dalam suatu sebatian ialah 0.

Example: / Contoh: Calculate the oxidation number for carbon in calcium carbonate, CaCO3. Hitung nombor pengoksidaan bagi karbon dalam kalsium karbonat, CaCO3

CaCO3

Oxidation number for oxygen in compound is –2

(+2) + X + 3(–2) = 0 X = +4

Sum of oxidation number for compound 0

Nombor pengoksidaan oksigen dalam sebatian ialah –2

Jumlah nombor pengoksidaan bag sebatian ialah 0

Oxidation number for ions from Group 1, 2 and 13 are fixed. Oxidation number for Ca2+ is +2 Nombor pengoksidaan bagi ion-ion daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 adalah tetap. Nombor pengoksidaan bagi Ca2+ ialah +2

Oxidation number for carbon in calcium carbonate is +4.

Nombor pengoksidaan bagi karbon dalam kalsium karbonat ialah +4.

g. The sum of the oxidation numbers for elements in a polyatomic ion equals to the charges of the polyatomic ion.

Jumlah nombor-nombor pengoksidaan bagi unsur-unsur dalam ion poliatomik adalah sama dengan cas-cas ion poliatomik tersebut.

# The oxidation number of the transition metals and most of non-metal elements vary from one compound to another.

Hitung nombor pengoksidaan bagi mangan dalam ion manganat, MnO4–.

MnO4–

Oxidation number for oxygen in compound is –2

X + 4(–2) = –1

Sum of oxidation number is the same as charge for the polyatomic ion

Nombor pengoksidaan bagi oksigen dalam sebatian ialah –2 Jumlah nombor pengoksidaan adalah sama seperti cas bagi ion poliatomik

X = +7

Oxidation number for manganese in manganate ion is +7. Nombor pengoksidaan bagi mangan dalam ion manganat ialah +7.

n io

Sdn. B

99

. hd

Publicat

m

Example: / Contoh: Calculate the oxidation number for manganese in manganate ion, MnO4–.

Nila

# Nombor pengoksidaan bagi logam peralihan dan kebanyakan unsur bukan logam adalah berbeza-beza dari satu sebatian ke satu sebatian yang lain.


EXERCISE / LATIHAN 1 Calculate the oxidation number of the underlined elements in the following. Hitung nombor pengoksidaan bagi unsur yang digariskan dalam jadual berikut.

Oxidation number for underlined element

Compound Sebatian

KMnO4 Cr2O72– CO32– NH4+

Sebatian

Nombor pengoksidaan bagi unsur yang bergaris

Oxidation number for Underlined element

Compound

+1 + x + 4(–2) = 0 x = +7

CO2

2x + 7(–2) = –2 x = +6

NO3–

x + 4(+1) = +1 x = –3

x + 2(–2) = 0 x = +4

x + 3(–2) = –1 x = +5

CO

x + 3(–2) = –2 x = +4

Nombor pengoksidaan bagi unsur yang bergaris

NO2

x + (–2) = 0 x = +2

x + 2(–2) = 0 x = +4

2 Nomenclature of ionic compounds using IUPAC nomenclature Penamaan sebatian ion menggunakan sistem penamaan IUPAC

a. E lements from Group 1, 2 and 13 have one oxidation number, the names of the compounds are written without the oxidation number. / Unsur daripada Kumpulan 1, 2 dan 13 mempunyai satu nombor pengoksidaan, nama bagi sebatiansebatian ditulis tanpa nombor pengoksidaan.

Example: / Contoh: K2O is potassium oxide. It is not written as potassium(I) oxide. / K2O ialah kalium oksida, bukan kalium(I) oksida. b. Transition metals and most of non-metal compounds have more than one oxidation number. The oxidation number the element is written in Roman numeral placed in a bracket behind the name of the element. Logam peralihan dan kebanyakan sebatian bukan logam mempunyai lebih daripada satu nombor pengoksidaan. Nombor pengoksidaan bagi unsur ditulis dalam angka roman dalam tanda kurungan di belakang nama unsur.

Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: Compound

Chemical formula of compound

Oxidation number of transition metal/non-metal

IUPAC name of compound

Sebatian

Formula kimia sebatian

Nama IUPAC sebatian

Ferrous hydroxide

Nombor pengoksidaan bagi logam peralihan / bukan logam

Ferrus hidroksida

Fe(OH)2

+2

Ferum(II) hidroksida

Ferrik hidroksida

Fe(OH)3

+3

Iron(III) hydroxide

Plumbum monoksida

PbO

+2

Lead(II) oxide

Plumbum dioksida

PbO2

+4

Lead(IV) oxide

Asid sulfurik

H2 SO4

+6

Sulphuric(VI) acid

Asid sulfurus

H2 SO3

+4

Sulphuric(IV) acid

Ferric hydroxide Lead monoxide Lead dioxide

Sulphuric acid

Sulphurous acid

Iron(II) hydroxide

3 Redox reaction in terms of change in oxidation number Tindak balas redoks dari segi perubahan nombor pengoksidaan oxidised . The element is a reducing a. When the oxidation number of an element increases, the element is ––––––––––– ––––––––––– pengoksidaan . Unsur tersebut ialah agen agent. / Apabila nombor pengoksidaan bagi suatu unsur bertambah, ia mengalami ––––––––––– penurunan

m

Publica

n Sdn.

100

tio

d. Bh

Nil a

–––––––––––.


decreases , the element is reduced b. When the oxidation number of an element ––––––––––– –––––––––––. The element is berkurang , ia mengalami penurunan . an oxidising agent. / Apabila nombor pengoksidaan bagi suatu unsur ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––––– pengoksidaan . Unsur tersebut ialah agen ––––––––––– c. A reaction is not redox reaction if no elements undergo a change in oxidation number. Suatu tindak balas bukan tindak balas redoks jika tiada unsur yang melalui perubahan dalam nombor pengoksidaan.

Example: / Contoh: Determine whether the reactions below are redox or not. / Tentukan sama ada tindak balas berikut adalah redoks ataupun tidak.

i. Precipitation of silver chloride from silver nitrate and sodium chloride solution: / Pemendakan argentum klorida dari larutan argentum nitrat dan larutan natrium klorida:

AgNO3 Oxidation number / Nombor pengoksidaan: +1 +5

+

–2

NaCl

+1 –1

AgCl

+

+1 –1

NaNO3

+1 +5

–2

not a redox reaction because no changes of oxidation number of all elements in the This reaction is ––––––––––– ––––––––––– bukan tindak balas redoks kerana tiada perubahan compounds of substances and products. / Tindak balas ini ––––––– –––––––––––––– nombor pengoksidaan bagi semua unsur dalam sebatian bahan dan hasil tindak balas.

not a redox reaction. Double decomposition reaction is –––––––––––

bukan tindak balas redoks. Tindak balas penguraian ganda dua ––––––– ii. Neutralisation reaction between hydrochloric acid and sodium hydroxide solution: Tindak balas peneutralan antara asid hidroklorik dengan larutan natrium hidroksida:

HC1

+

NaOH

NaCl

+

Oxidation number / Nombor pengoksidaan: +1 –1 +1 –2 +1 +1 –1

H2O +1 –2

not a redox reaction because no changes of oxidation number of all elements in the This reaction is ––––––––––– ––––––––––– bukan tiada perubahan compounds of substances and products. / Tindak balas ini ––––––––––– tindak balas redoks kerana –––––––––––––– dalam nombor pengoksidaan semua unsur dalam sebatian bahan dan hasil tindak balas.

not a redox reaction. Neutralisation reaction is –––––––––––

bukan Tindak balas peneutralan ––––––––––– tindak balas redoks.

iii. Displacement of hydrogen gas from sulphuric acid by magnesium: / Penyesaran gas hidrogen daripada asid sulfurik oleh magnesium:

Mg

Oxidation number / Nombor pengoksidaan: 0

+

H2SO4

+1 +6 –2

MgSO4 + H2 +2 +6 –2

0

n io

Sdn. B

. hd

101

m

Publicat

redox This reaction is ––––––––––– reaction because the oxidation number of magnesium and hydrogen in the redoks changed . / Tindak balas ini ialah tindak balas ––––––––––– substances have ––––––––––– kerana nombor pengoksidaan berubah magnesium dan hidrogen dalam bahan tindak balas telah –––––––––––. redoks redox Displacement reaction is a ––––––––––– reaction. / Tindak balas penyesaran ialah tindak balas ––––––––––– . Explanation / Penerangan: oxidation because the oxidation number of magnesium increases from 0 to +2 . Magnesium, Mg undergoes ––––––––– ––––––––– –––––––– reduction because the oxidation number of hydrogen in hydrogen ion decreases from Hydrogen ion, H+ undergoes ––––––––––– ––––––––––– +1 to 0 hydrogen ion, H+ magnesium, Mg . –––––––––––. Oxidising agent is pengoksidaan ––––––––––––––––––– and reducing agent is ––––––––––––––––––– meningkat Magnesium, Mg mengalami –––––––––––––– kerana nombor pengoksidaan magnesium –––––––––––––– daripada + 0 kepada +2 penurunan berkurang kerana nombor pengoksidaan hidrogen –––––––––––––– dari –––––––––––––– . Ion hidrogen, H mengalami –––––––––––––– +1 kepada 0 . Agen pengoksidaan ialah ion hidrogen, H+ dan agen penurunan ialah magnesium, Mg . –––––––––––––– –––––––––––––– ––––––––––––––

Nila


Writing Equations of Redox Reactions / Menulis Persamaan untuk Tindak Balas Redoks 1 Equations for redox reactions are: / Persamaan untuk tindak balas redoks adalah: a. Oxidation half equation (loss of electron/ increase in oxidation number).

Persamaan setengah pengoksidaan (kehilangan elektron/penambahan nombor pengoksidaan).

Persamaan setengah penurunan (penerimaan elektron/ pengurangan nombor pengoksidaan).

b. Reduction half equation (gain in electron/ decrease in oxidation number).

c. I onic equation for redox reaction - formed by combining oxidation half equation and reduction half equation (the number of electrons in both the half equations must cancel each other). Persamaan ion untuk tindak balas redoks terbentuk dengan menggabungkan persamaan setengah pengoksidaan dan persamaan setengah penurunan (bilangan elektron yang dilepaskan dan diterima dalam kedua-dua persamaan setengah adalah sama.

Example / Contoh:

Reaction

Tindak balas

Balanced equation for the reaction

Persamaan seimbang untuk tindak balas

Aluminium and copper(II) sulphate Aluminium dan kuprum(II) sulfat

2Al + 3CuSO4

Al2(SO4)3 + 3Cu


Al


Cu2+ + 2e



Al3+ + 3e

Changing of the coefficient of the half equation of oxidation*

2Al

Changing of the coefficient of the half equation of reduction*

3Cu2+ + 6e

Mengubah pekali bagi persamaan setengah pengoksidaan*

Mengubah pekali bagi persamaan setengah penurunan*

Ionic equation

2Al3+ + 6e

2Al + 3Cu2+

Persamaan ion

Cu

3Cu 2Al3+ + 3Cu

* Make sure the number of electrons released in half equation for oxidation = the number of electrons received in half equation for reduction. * Pastikan bilangan elektron yang dilepaskan dalam persamaan setengah untuk pengoksidaan = bilangan elekton yang diterima dalam persamaan setengah untuk penurunan.

Example / Contoh:

Reaction

Tindak balas

Balanced equation for the reaction

Persamaan seimbang untuk tindak balas





Ionic equation

m

Publica

n Sdn.

102

tio

d. Bh

Nil a

Persamaan ion

Magnesium and silver nitrate Magnesium dan argentum nitrat

Mg + 2AgNO3

Mg

Mg(NO3)2 + 2Ag

Mg2+ + 2e

Ag+ + e Mg + 2Ag

Ag Mg2+ + 2Ag


Redox Reaction in the Displacement of Metals from its Salt Solution

Persamaan Redoks dalam Penyesaran Logam daripada Larutan Garamnya

donate/release 1 Electrochemical Series: An arrangement of metals based on the tendency of each metal atom to –––––––––––––––– positive electrons to form a ––––––––––– ion (cation). / Siri Elektrokimia: Susunan logam-logam berdasarkan kecenderungan setiap menderma/membebaskan positif elektron untuk membentuk ion ––––––––––– (kation). atom logam untuk ––––––––––––––––––––––––––––

higher greater • The ––––––––––– the position of the metal in the electrochemical series, the ––––––––––– is the tendency of donate/release electrons (become more electropositive ). the metal atoms to –––––––––––––––– –––––––––––––––– tinggi besar Semakin ––––––––––– kedudukan logam dalam siri elektrokimia, semakin ––––––––––– kecenderungan atom elektropositif menderma/membebaskan logam untuk –––––––––––––––––––––––––––– elektron (menjadi lebih –––––––––––). • Displacement of metals: The metal which is higher in the electrochemical series will donate/lose/release metal ion ––––––––––––––––––––––– its electrons to the ––––––––––– which is lower in the electrochemical series. oxidised and becomes thinner. The less electropositive metal The more electropositive metal will be ––––––––––– reduced and deposited. / Penyesaran logam: Logam yang lebih tinggi dalam siri elektrokimia ion will be ––––––––––– melepaskan ion logam yang berkedudukan lebih rendah dalam siri elektrokimia. akan ––––––––––– elektronnya kepada ––––––––––– pengoksidaan dan menjadi lebih nipis. Ion logam yang kurang Logam yang lebih elektropositif akan mengalami ––––––––––– penurunan elektropositif akan mengalami ––––––––––– dan terenap. • Chemical cell / voltaic cell: The metal which is higher in the electrochemical series will become the negative release oxidation ––––––––––– terminal and ––––––––––– electrons. The metal undergoes ––––––––––– and becomes thinner. positive terminal. The ion that The metal which is lower in the electrochemical series becomes the ––––––––––– reduction and the mass of the positive terminal will is selected for discharge in the solution undergoes ––––––––––– increase . The further the distance between two metals in the electrochemical series, the higher ––––––––––– ––––––––––– voltage the ––––––––––– of the chemical cell. / Sel kimia: Logam yang lebih tinggi dalam siri elektrokimia akan menjadi negatif dan melepaskan elektron. Logam itu mengalami pengoksidaan dan menjadi lebih nipis. Logam terminal ––––––– ––––––––––– ––––––––––– positif . Ion logam yang kurang elektropositif terpilih yang lebih rendah dalam siri elektrokimia menjadi terminal ––––––– penurunan dan jisim terminal positif akan bertambah . Semakin jauh untuk dinyahcas dalam larutan mengalami ––––––––– ––––––––– voltan tinggi jarak antara dua logam dalam siri elektrokimia, semakin ––––––––––– nilai ––––––––––– sel kimia. gain/receive electrons and undergoes reduction at the • Electrolysis: The selected cation will ––––––––––– ––––––––––– cathode release/lose its (connected to the negative terminal of battery). The selected anion will ––––––––––– ––––––––––– oxidation anode electrons and undergoes ––––––––––– at the ––––––––––– (connected to the positive terminal of battery). menerima elektron dan mengalami penurunan pada katod Elektrolisis: Kation yang terpilih akan ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– melepaskan (elektrod yang disambung pada terminal negatif bateri). Anion yang terpilih akan ––––––––––– elektronnya dan pengoksidaan pada anod (elektrod yang disambung pada terminal positif bateri). mengalami ––––––––––– ––––––

K Na Ca Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Ag

2 Example of experiment / Contoh eksperimen: A piece of zinc metal plate is dipped in copper(II) sulphate solution as shown in the diagram. Sekeping logam zink dicelupkan dalam larutan kuprum(II) sulfat seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Zinc plate / Kepingan zink Copper(II) sulphate solution Larutan kuprum(II) sulfat

a. Observation / Pemerhatian: becomes thinner . The blue colour of copper(II) sulphate solution becomes colourless . i. Zinc plate –––––––––––––––––– –––––––––––––

n io

Sdn. B

. hd

103

m

Publicat

brown ii. A ––––––––––– solid is formed on the surface of the remaining part of the zinc plate. perang Pepejal berwarna ––––––––––– terbentuk pada permukaan bahagian kepingan zink.

Nila

lebih nipis . Warna biru larutan kuprum(II) sulfat bertukar menjadi tanpa warna . Kepingan zink menjadi ––––––––––– –––––––––––


b. Explanation / Penerangan: i. Redox reaction in terms of electron gain/loss Tindak balas redoks dari segi penerimaan/kehilangan elektron electrochemical series . Zinc atom releases/loses Zinc, Zn is above copper, Cu in the ––––––––––––––––––––––– electrons to –––––––––––––––––– 2+ 2+ oxidation gains/receives form zinc ion, Zn . Hence, zinc undergoes –––––––––––. Copper(II) ion, Cu –––––––––––––––––– electrons copper atom, Cu . Copper(II) ion undergoes reduction . Zinc has reduced copper(II) ion. to form –––––––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– a reducing agent. Copper(II) ion has oxidised zinc. Copper(II) ion is an oxidising Therefore zinc is ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– agent. siri elektrokimia melepaskan elektron untuk membentuk Zink, Zn berada di atas kuprum, Cu dalam –––––––––––––––––– . Atom zink ––––––––––– 2+ 2+ pengoksidaan menerima ion zink, Zn . Maka, zink mengalami –––––––––––. Ion kuprum(II), Cu ––––––––––– elektron untuk membentuk atom penurunan menurunkan ––––––––––– kuprum Cu. Ion kuprum(II) mengalami –––––––––––. Zink telah ––––––––––– ion kuprum(II). Oleh itu mengoksidakan pengoksidaan . penurunan zink ialah agen –––––––––––. Ion kuprum(II) telah –––––––––––––– zink. Ion kuprum(II) ialah agen ––––––––––– Zn Zn2+ + 2e Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan: Cu2+ + 2e Cu Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan: 2+ 2+ Zn + Cu Zn + Cu Ionic equation / Persamaan ion: ii. Redox reaction in terms of change in oxidation number

Tindak balas redoks dari segi perubahan nombor pengoksidaan

m

Publica

n Sdn.

104

tio

d. Bh

Nil a

increases from 0 to +2 Zinc is undergoes oxidation as its oxidation number ––––––––––– ion, Cu2+ –––––––––––. As copper(II) 2+ 2+ oxidised an oxidising causes zinc to be –––––––––––, copper(II) ion, Cu is ––––––––––– agent. Copper(II) ion, Cu undergoes decreases from +2 to 0 reduction as oxidation number of copper in copper(II) ion ––––––––––– –––––––––––. As zinc, Zn causes reduced , zinc, Zn is a reducing agent. copper(II) ion to be ––––––––––– ––––––––––– meningkat dari 0 kepada +2 . Oleh kerana ion Zink mengalami pengoksidaan apabila nombor pengoksidaannya ––––––––––– ––––––––––– 2+ pengoksidaan pengoksidaan . Ion kuprum(II), Cu menyebabkan Zn mengalami –––––––––––, ion kuprum(II), Cu2+ ialah agen ––––––––––– 2+ berkurang +2 kepada 0 . Oleh kuprum(II), Cu mengalami penurunan apabila nombor pengoksidaannya ––––––––––– daripada ––––––––––– penurunan penurunan kerana zink, Zn menyebabkan ion kuprum(II) mengalami –––––––––––, zink, Zn ialah agen –––––––––––.


Redox Reaction in Electrolytic and Chemical Cell/Voltaic Cell / Tindak Balas Redoks dalam Sel Elektrolisis dan Sel Kimia 1 Differences between an electrolytic cell and a chemical cell / Perbezaan di antara sel elektrolisis dan sel kimia Characteristic

Electrolytic cell

Sifat

Chemical cell

Sel elektrolisis

Sel kimia

v

Examples of setup of apparatus

Zinc electrode

Carbon electrode

Contoh susunan alat radas

Elektrod zink

Elektrod karbon

Electrolyte

Electrolyte

karbon / dua logam yang berbeza ataupun bateri dan sama) yang bersambung dengan –––––––– elektrolit dicelupkan dalam ––––––––––– menggunakan wayar penyambung.

Structure Struktur

• Anode: the electrode that is connected to the positive –––––––– terminal of the battery. Anod: Elektrod yang bersambung dengan positif

terminal ––––––––––– bateri.

• C athode: the electrode that is connected to negative terminal of the battery. the –––––––––––

Direction of electron flow Arah pengaliran elektron

Katod: Elektrod yang bersambung dengan negatif terminal ––––––––––– bateri.

anode (positive electrode) to From –––––––– cathode –––––––– (negative electrode) through the connecting wire . –––––––––––––––––––––– anod (elektrod positif) kepada Daripada –––––– katod –––––– (elektrod negatif) melalui wayar penyambung.

Copper electrode

Elektrod kuprum

Elektrolit

Elektrolit

• C onsist of two electrodes (usually carbon/ two different or similar metals) batteries and are dipped in connected to –––––––– an electrolyte using connecting wires. ––––––––––––– ––––––––––– Terdiri daripada dua elektrod (kebiasaannya

v

different metals • C onsist of two –––––––––––––––––– an electrolyte dipped in –––––––––––––––––– and a voltmeter connected to –––––––––––––––––– connecting wires . using ––––––––––––––––––– logam yang berbeza Terdiri daripada dua –––––––––––––––––– yang dicelupkan dalam elektrolit dan voltmeter disambungkan kepada ––––––––––– wayar penyambung . menggunakan ––––––––––––––––––

•

•

Negative terminal –––––––––––––––––– : the metal that is higher in electrochemical series (more electropositive). Terminal negatif –––––––––––––––––– : logam yang

lebih tinggi dalam siri elektrokimia (lebih elektropositif).

Positive terminal –––––––––––––––––– : the metal that is lower in the electrochemical series (less electropositive). Terminal positif rendah dalam siri elektrokimia (kurang elektropositif).

–––––––––––––––––– : logam yang lebih

negative terminal (more From –––––––––––––––– positive terminal electropositive metal) to –––––––––––––––– (less electropositive metal) through the connecting wire . –––––––––––––––– terminal negatif (logam lebih Daripada –––––––––––-– terminal positif elektropositif) kepada –––––––––––-– (logam kurang elektropositif) melalui wayar penyambung .

–––––––––––-–––––

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

Chemical energy → Electrical energy ––––––––––– –––––––––– kimia elektrik Tenaga ––––––––––– → Tenaga –––––––––––

105

m

Perubahan tenaga

Electrical energy → Chemical energy ––––––––––– ––––––––––– elektrik kimia Tenaga ––––––––––– → Tenaga –––––––––––

Nila

Energy conversion


2 Redox reaction in an electrolytic cell and a chemical cell / Tindak balas redoks dalam sel elektrolisis dan sel kimia Electrolytic cell / Sel elektrolisis

Transfer of electron

Permindahan elektron

Redox reaction

Tindak balas redoks

Anode / Anod

Cathode / Katod

Anion/metal atom loses ––––––––––– its electrons and acts as a reducing ––––––––––– agent.

Cation in the gains electrolyte ––––––– electrons and acts as an oxidising –––––––––––agent.

Anion/atom logam kehilangan ––––––––– elektronnya dan bertindak sebagai agen penurunan .

––––––––––– Anion/ Metal atom undergoes oxidation –––––––––––.

Anion/atom logam mengalami pengoksidaan .

Chemical cell / Sel kimia Positive terminal Negative terminal (anode) (cathode) Terminal negatif (anod)

Terminal positif (katod)

Kation dalam elektrolit menerima ––––––––– elektron dan bertindak sebagai pengoksidaan . agen –––––––––––

Cation undergoes reduction –––––––––––.

The more electropositive loses metal its electrons and acts as a reducing ––––––––––– agent.

Logam yang lebih kehilangan elektropositif ––––––––– elektronnya dan bertindak sebagai agen penurunan .

–––––––––

The more electropositive metal undergoes oxidation –––––––––––.

Kation mengalami penurunan .

––––––––––––

Logam yang lebih elektropositif mengalami pengoksidaan .

––––––––––––

––––––––––––

The metal ion in the gains electrolyte ––––––– electrons and acts as an oxidising ––––––––––– agent.

Ion logam dalam elektrolit menerima ––––––––– elektron dan bertindak sebagai agen pengoksidaan .

––––––––––––

The metal ion in the electrolyte undergoes reduction –––––––––––.

Ion logam dalam elektrolit penurunan . mengalami –––––––––––

Conclusions / Kesimpulan: Oxidation occurs at the anode in an electrolytic cell and at the negative terminal in a chemical cell. a. ––––––––––– ––––––––––– Pengoksidaan ––––––––––– berlaku pada anod dalam sel elektrolisis dan pada terminal negatif dalam sel kimia. negative terminal is anode. The term anode is assigned for the electrode at which oxidation occurs, –––––––––––––––––– terminal negatif ⇒ Istilah anod diberi kepada elektrod di mana pengoksidaan berlaku, ––––––––––––––––– ialah anod. Reduction occurs at the cathode in an electrolytic cell and at the positive terminal in a chemical cell. b. ––––––––––– ––––––––––– Penurunan berlaku pada katod dalam sel elektrolisis dan pada terminal positif sel kimia. ––––––––––– positive terminal The term cathode is assigned for the electrode at which reduction occurs, –––––––––––––––––– is cathode. terminal positif ⇒ Istilah katod diberi kepada elektrod di mana penurunan berlaku, ––––––––––––––––– ialah katod.

EXERCISE / LATIHAN 1 The diagram below shows the set-up of the apparatus used for the electrolysis of potassium sulphate solution.

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas yang digunakan untuk elektrolisis larutan kalium sulfat.

Potassium sulphate solution Larutan kalium sulfat

Carbon electrode X

Carbon electrode Y

Elektrod karbon X

Elektrod karbon Y A

a. State all the ions present in the electrolyte. / Nyatakan ion-ion yang terdapat dalam elektrolit. Potassium ion, sulphate ion, hydrogen ion and hydroxide ion. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. State the product formed at electrodes X and Y. / Namakan hasil yang terbentuk pada elektrod X dan Y. gas Hydrogen gas X: Oxygen ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Y: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. Write the half equation for the reaction at / Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas di – 2H+ + 2e H2 2H2O + O2 + 4e ii. electrode / elektrod Y: i. electrode / elektrod X: 4OH –––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––

m

Publica

n Sdn.

106

tio

d. Bh

Nil a


d. State the name of the ion which is / Nyatakan nama ion yang mengalami Hydroxide ion Hydrogen ion i. oxidised / pengoksidaan: ––––––––––––––––––––––– ii. reduced / penurunan: –––––––––––––––––––––––––– e. State the name of the / Nyatakan nama Hydrogen ion ii. reducing agent / agen penurunan: Hydroxide ion i. oxidising agent / agen pengoksidaan: ––––––––––––– ––––––––––––––––– f. Calculate the oxidation number of sulphur in sulphate ion. Hitungkan nombor pengoksidaan bagi sulfur dalam ion sulfat.

x + 4(–2) = –2 x = +6

2 The table shows the concentration of sodium chloride in solutions X and Y. Jadual menunjukkan kepekatan natrium klorida dalam larutan X dan Y.

Solution X / Larutan X

0.001 mol dm-3 sodium chloride solution 0.001 mol dm larutan natrium klorida -3

2.0 mol dm-3 sodium chloride solution 2.0 mol dm-3 larutan natrium klorida

Both solutions are electrolysed separately using carbon as electrodes.

Kedua-dua larutan dielektrolisiskan secara berasingan menggunakan karbon sebagai elektrod.

a. State the name of the products formed at the cathode and anode in the: Nyatakan nama hasil yang terbentuk pada katod dan anod dalam: i. electrolysis of solution X / elektrolisis larutan X: Hydrogen gas Oxygen gas Cathode / Katod: ––––––––––––––––––––––––––––– Anode / Anod: ––––––––––––––––––––––––––––––– ii. electrolysis of solution Y / elektrolisis larutan Y: Hydrogen gas Chlorine gas Cathode / Katod: ––––––––––––––––––––––––––––– Anode / Anod: ––––––––––––––––––––––––––––––– b. State the name of the substance oxidised in the: / Nyatakan nama bahan yang teroksida dalam: Hydroxide ion i. electrolysis of solution X / elektrolisis larutan X: ––––––––––––––––––––––––––– Chloride ion ii. electrolysis of solution Y / elektrolisis larutan Y: ––––––––––––––––––––––––––– c. State the name of the substance reduced in the: / Nyatakan nama bahan yang mengalami penurunan dalam: Hydrogen ion i. electrolysis of solution X / elektrolisis larutan X: ––––––––––––––––––––––––––– Hydrogen ion ii. electrolysis of solution Y / ektrolisis larutan Y: –––––––––––––––––––––––––––– d. The products collected at the anode in the electrolysis of solutions X and Y are different. Explain why.

Hasil-hasil yang terkumpul pada anod dalam elektrolisis larutan X dan Y adalah berbeza. Terangkan mengapa.

Hydroxide ions, OH– are selectively discharged to form oxygen and water − –––––––––––––––––––– in solution X. This is –––––––––––––––––––– – – hydroxide ions, OH chloride ion, Cl because –––––––––––––––––––– is lower than –––––––––––––––––––– in the discharge series of anion. oksigen dan air Ion hidroksida, OH– dipilih untuk dinyahcas dalam larutan X, membebaskan ––––––––––––––––––– . Ini kerana ––––––––––––––––––– ion hidroksida, OH–

ion klorida, Cl–

––––––––––––––––––– lebih rendah berbanding ––––––––––––––––––– dalam siri nyahcas anion. chloride ion, Cl– chlorine gas − The –––––––––––––––––––– are selectively discharged in solution Y to form –––––––––––––––––––– . This – chloride ions, Cl hydroxide ions, OH– . is because the concentration of –––––––––––––––––––– is higher than –––––––––––––––––––– gas klorin Ion klorida, Cl– dipilih untuk dinyahcas dalam larutan Y untuk membebaskan ––––––––––––––––––– . Ini ––––––––––––––––––– ion klorida, Cl– ion hidroksida, OH– . kerana kepekatan ––––––––––––––––––– adalah lebih tinggi berbanding kepekatan –––––––––––––––––––

e. Write the half equation of the reaction that takes place at the anode for: Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku pada anod untuk: 4OH– 2H2O + O2 + 4e i. electrolysis of solution X / elektrolisis larutan X: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

n io

Sdn. B

. hd

107

m

Publicat

2Cl– Cl2 + 2e ii. electrolysis of solution Y / elektrolisis larutan Y: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Nila

Solution Y / Larutan Y


3 The diagram below shows the set-up of an apparatus for an experiment. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi suatu eksperimen. v Magnesium

Copper / Kuprum Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat

Magnesium

Magnesium sulphate solution

Porous pot / Pasu berliang

Larutan magnesium sulfat

a. Which electrode is the negative terminal? / Elektrod yang manakah merupakan terminal negatif? Magnesium ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. Write the observations at the / Tuliskan pemerhatian pada Magnesium electrode becomes thinner. i. negative terminal / terminal negatif: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Copper electrode becomes thicker/brown solid deposited. ii. positive terminal / terminal positif: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. Write the half equation for the reaction that takes place at the Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di

Mg Mg2+ + 2e i. negative terminal / terminal negatif: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Cu2+ + 2e Cu ii. positive terminal / terminal positif: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

d. Write the ionic equation for the reaction that takes place in the chemical cell above.

Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas yang berlaku dalam sel kimia di atas.

Mg + Cu2+ Mg2+ + Cu ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. State the name of the substance that is reduced in the above reaction. Nyatakan bahan yang mengalami penurunan dalam tindak balas di atas. ion/Copper(II) sulphate Copper(II) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. State the name of the substance that acts as a reducing agent in the above reaction. / Nyatakan nama bahan yang

bertindak sebagai agen penurunan dalam tindak balas di atas.

Magnesium g. How will the voltmeter reading change if the magnesium electrode in the magnesium sulphate solution is replaced by zinc electrode in zinc sulphate solution? / Bagaimanakah bacaan voltmeter akan berubah jika elektrod magnesium dalam larutan magnesium sulfat digantikan dengan elektrod zink dalam larutan zink sulfat?

Voltmeter reading decreases. 4 You are provided with the following materials and apparatus./ Anda disediakan dengan bahan dan radas berikut.

Materials : Zinc plate, copper plate, glass tube, dilute sulphuric acid, zinc sulphate solution, copper(II) sulphate solution Bahan : Kepingan zink, kepingan kuprum, asid sulfurik cair, larutan zink sulfat, larutan kuprum(II) sulfat Apparatus : Beakers, connecting wire, voltmeter, glass tube Radas : Bikar, wayar penyambung, voltmeter, salur kaca

a. By using all the materials and apparatus provided, draw the set-up of the apparatus to produce electricity from chemical reactions. / Dengan menggunakan semua bahan dan radas yang disediakan, lukiskan susunan alat radas untuk menghasilkan arus elektrik daripada tindak balas kimia.

e– Zinc

m

Publica

n Sdn.

108

tio

d. Bh

Nil a

Zinc sulphate

Salt bridge

+

Copper Copper(II) sulphate


b. i. State the name of the solution that is used as a salt bridge. Nyatakan nama larutan yang digunakan sebagai titian garam.

Dilute sulphuric acid ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

ii. What is the function of the salt bridge? / Apakah fungsi titian garam? To allow the flow of ions so that the electric circuit is complete. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. Label on the set-up apparatus with the following: / Labelkan pada susunan alat radas yang berikut: i. Negative terminal / Terminal negatif ii. Positive terminal / Terminal positif iii. The direction of electron flow / Arah aliran elektron

d. Write the half equation for the reaction that occurs in: / Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di: Zn Zn2+ + 2e i. negative terminal / terminal negatif: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Cu2+ + 2e Cu ii. positive terminal / terminal positif: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. State the name of the substance oxidised in the above reaction.

Nyatakan nama bahan yang teroksida dalam tindak balas di atas.

Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai agen pengoksidaan dalam tindak balas di atas.

Zinc. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. State the name of the substance that acts as an oxidising agent in the above reaction. Copper(II) ion. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Redox Reaction in Corrosion of Metal/Rusting of Iron / Tindak balas Redoks dalam Pengkakisan Logam/Pengaratan Besi

oxidisation spontaneously to its ion by losing 1 Corrosion of metal is a redox reaction in which a metal undergoes ––––––––––– pengoksidaan secara spontan electrons to form metal ion. / Kakisan logam ialah tindak balas redoks di mana logam mengalami –––––––––––

kepada ion-ionnya dengan melepaskan elektron untuk membentuk ion logam. Example / Contoh:

a. Corrosion of magnesium : Mg → Mg2+ + 2e b. Corrosion of zinc : Zn → Zn2+ + 2e c. Corrosion of iron : Fe → Fe2+ + 2e 2 When metal corrodes, it usually forms a metal oxide coating.

Apabila logam terkakis, ia biasanya membentuk lapisan oksida logam. Example / Contoh:

a. Aluminium oxide is not porous and firmly coated the metal. Aluminium oxide will protect the aluminium underneath from further corrosion. This further explain the resistance of aluminium to corrosion even though it is higher in the electrochemical series (electropositive metal). Aluminium oksida adalah tidak poros dan menyaduri dengan kuat logam tersebut. Aluminium oksida akan melindungi aluminium di bawahnya daripada terus terkakis. Ini menerangkan ketahanan aluminium terhadap kakisan walaupun ia berada kedudukan tinggi dalam siri elektrokimia (logam elektropositif).

b. Other metals with similar property are zinc, lead, nickel and chromium. Logam lain yang mempunyai sifat yang sama adalah zink, plumbum, nikel dan kromium.

n io

Sdn. B

. hd

109

m

Publicat

corrosion of iron. Rusting of iron takes place when iron corrodes in the presence of 3 Rusting of iron is ––––––––––– ––––––––––– water oxygen redox oxygen ––––––––––– and –––––––––––. It is a ––––––––––– reaction whereby ––––––––––– acts as an oxidising agent while iron ––––––––––– acts as a reducing agent. kakisan terkakis air Pengaratan besi ialah ––––––––––– besi. Pengaratan besi berlaku apabila besi ––––––––––– dalam kehadiran ––––––––––– oksigen redoks oksigen dan –––––––––––. Ia adalah tindak balas ––––––––––– di mana ––––––––––– bertindak sebagai agen pengoksidaan sementara besi ––––––––––– bertindak sebagai agen penurunan.

Nila


4 Mechanism of rusting of iron / Mekanisme pengaratan besi a. When iron is in contact with water, a simple chemical cell is formed. The surface of water droplet exposed to the air has a tendency to gain electrons. The diagram below shows the reactions involved in the formation of rust. Apabila besi bersentuhan dengan air, sel kimia ringkas terbentuk. Permukaan air yang terdedah kepada udara cenderung untuk menerima elektron. Rajah di bawah menunjukkan tindak balas yang terlibat dalam pembentukan karat. O2 Fe2O3.xH2O (rust / karat) O2

Fe2+

B

Water droplet

Fe2O3.xH2O (rust / karat)

Fe2+

Cathode (positive terminal)

B

Titisan air

O2

Cathode (positive terminal)

Katod (terminal positif)

O2(g) + 2H2O + 4e → 4ΟΗ–

A

Katod (terminal positif)

O2(g) + 2H2O + 4e → 4ΟΗ–

Anode (negative terminal) Anod (terminal negatif)

Iron / Besi

Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e

anode b. The surface of iron at A with lower concentration of oxygen becomes an ––––––––––– (negative terminal), the oxidation occurs. Iron atom loses oxidised to form iron(II) electrode at which ––––––––––– electrons and is ––––––––––– ––––––––––– anod ion, Fe2+: / Permukaan ferum pada A dengan kepekatan oksigen yang lebih rendah menjadi ––––––––––– (terminal negatif), pengoksidaan melepaskan pengoksidaan untuk elektrod di mana ––––––––––– berlaku. Atom ferum, Fe ––––––––––– elektron dan mengalami ––––––––––– membentuk ion ferum(II), Fe2+ :

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan: Fe(s)

Fe2+(aq) + 2e

c. The electrons flow through iron to the edge of the water droplet at B, where the concentration of oxygen here is higher cathode reduction –––––––––––. The iron surface at B becomes ––––––––––– (positive terminal), the electrode at which ––––––––––– reduced to form hydroxide ions, OH–. occurs. Oxygen molecule, O2 gains electrons and is ––––––––––– tinggi . Elektron mengalir melalui ferum kepada hujung titisan air di B, di mana kepekatan oksigen di situ adalah lebih –––––––– katod penurunan Permukaan ferum di B menjadi ––––––––––– (terminal positif), elektrod di mana ––––––––––– berlaku. Oksigen molekul, penurunan untuk membentuk ion hidroksida, OH–. O2 menerima elektron dan mengalami ––––––––––– O2(g) + 2H2O(l) + 4e 4OH–(aq) Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan:

d. The iron(II) ion, Fe2+ produced combines with hydroxide ions, OH– to form iron(II) hydroxide. Ion ferum(II), Fe2+ yang dihasilkan bergabung dengan ion hidroksida, OH– untuk membentuk ferum(II) hidroksida. Fe(OH)2(s) Fe2+(aq) + 2OH-(aq) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

e. Iron(II) ion, Fe2+ is green but rust is brown because iron(II) hydroxide, Fe(OH)2 undergoes further oxidation by oxygen to form hydrated iron(III) oxide, Fe2O3. xH2O (rust). x is an integer whereby the value varies. / Ion ferum(II), Fe2+ berwarna hijau tetapi karat berwarna perang kerana ferum(II) hidroksida, Fe(OH)2 melalui pengoksidaan oleh oksigen untuk membentuk ferum(III) oksida terhidrat, Fe2O3. xH2O (karat). x ialah integer yang mempunyai pelbagai nilai.

Oxidation

Fe(OH)2(s)

Pengoksidaan

Fe2O3. xH2O(s)

f. Rust is brittle, porous and not tightly packed. Thus, water and oxygen can penetrate the metal underneath. Iron will undergo continuous corrosion. / Karat adalah rapuh, poros dan tidak melekat dengan kuat. Oleh itu air dan oksigen boleh

m

Publica

n Sdn.

110

tio

d. Bh

Nil a

meresap kepada logam besi yang berada di bawahnya. Besi akan mengalami pengaratan yang berterusan.


acid salt 5 Rusting of iron occurs faster in the presence of ––––––––––– or ––––––––––– because when these substances dissolve electrolyte . An electrolyte will increase the electrical conductivity of in water, the solutions become better ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– water. Iron structures at coastal and industrial areas rust faster because of: asid garam atau ––––––––––– kerana apabila bahan-bahan ini Pengaratan besi berlaku dengan lebih cepat dalam kehadiran ––––––––––– elektrolit yang lebih baik. Elektrolit akan meningkatkan kekonduksian arus elektrik melarut dalam air, larutan menjadi ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– bagi air. Struktur besi di persisiran pantai dan kawasan perindustrian berkarat dengan lebih cepat kerana: i. the presence of salt in the coastal breeze / kehadiran garam dalam bayu laut

ii. the presence of acidic gases in industrial area such as sulphur dioxide, SO2 and nitrogen dioxide, NO2. kehadiran gas berasid di kawasan perindustrian seperti sulfur dioksida, SO2 dan nitrogen dioksida, NO2. 6 Controlling metal corrosion / Mengawal pengkakisan logam a. Metal corrosion can be controlled using other metal: Pengkakisan logam boleh dikawal dengan menggunakan logam lain: Iron does not corrode if it is in contact with Mg, A1 and Zn

Besi tidak terkakis apabila ia bersentuhan dengan Mg, A1 dan Zn

Iron corrodes if it is in contact with Sn, Pb and Cu Besi terkakis jika ia bersentuhan dengan Sn, Pb dan Cu

K Na Ca Mg A1 Zn Fe Sn Pb Cu Ag increases (more electropositive) Ease of releasing electron ––––––––––– meningkat (lebih elektropositif) Kesenangan untuk melepaskan elektron –––––––––––

prevented . Zinc b. When iron is in contact with more electropositive metal for example zinc, rusting of iron is ––––––––––– 2+ releases electrons to form zinc iron, Zn . Zinc corrodes or undergoes oxidation instead of iron. atom, Zn ––––––––––– ––––––––––– terhalang . Atom zink, Apabila besi bersentuhan dengan logam yang lebih elektropositif seperti zink, pengaratan besi ––––––––––– melepaskan pengoksidaan Zn ––––––––––– elektron dengan lebih mudah berbanding ferum. Zink terkakis atau mengalami –––––––––––, bukannya besi.

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan: –––––––––––––––––––––––––––––

The electrons that are released flow through the iron to the metal surface where there is water and oxygen.

Elektron yang dibebaskan mengalir melalui besi kepada permukaan logam di mana terdapatnya air dan oksigen.

Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan:

O2(g) + 2H2O(l) + 4e

4OH–(aq)

less electropositive metal for example lead, rusting of iron is faster . Iron atom, c. W hen iron is in contact with ––––––– ––––––– corrodes/rusts oxidation instead Fe loses electrons to form iron(II) ion, Fe2+. Hence, iron ––––––––––––––––– or undergoes ––––––––––– of lead. / Apabila besi bersentuhan dengan logam yang kurang elektropositif seperti plumbum, pengaratan besi menjadi lebih cepat. Atom ferum kehilangan elektron membentuk ion ferum(II), Fe2+. Maka, besi terkakis/berkarat atau teroksida, bukannya plumbum.

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan:

Fe(s)

Fe2+(aq) + 2e

faster the more electropositive metal corrodes. d. The further apart the metals in the electrochemical series are, the ––––––– cepat Semakin jauh dua logam dalam siri elektrokimia, semakin ––––––––––– logam yang lebih elektropositif berkarat. Example / Contoh:

A piece of iron, Fe which is in contact with copper, Cu rusts faster than the iron, Fe in contact with tin, Sn. Sekeping besi, Fe yang bersentuhan dengan kuprum, Cu berkarat dengan lebih cepat berbanding besi, Fe yang bersentuhan dengan timah, Sn.

n io

Sdn. B

. hd

111

m

Publicat

Nila


Example of experiment: / Contoh eksperimen: The diagram below shows the apparatus set-up of an experiment to investigate the effect of metal zink and copper in contact with the rusting of ion nail. The observation of experiment is recorded after two days.

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi eksperimen untuk mengkaji kesan sentuhan logam zink dan kuprum ke atas pengaratan paku besi. Pemerhatian eksperimen direkod selepas dua hari.

Experiment Eksperimen

Hot jelly solution + potassium hexacyanoferrate(III) + phenolphtalein Larutan agar-agar panas + potassium hesaksianoferat(III) + fenolftalein

Paku besi + magnesium

Observation after two days

Remark / Catatan

Pemerhatian selepas dua hari

High intensity of pink spots Keamatan warna merah jambu yang tinggi

Paku besi + magnesium

Inference / Inferens • Pink colour shows the present of hydroxide ion, OH– Warna merah jambu menunjukkan kehadiran ion hidroksida,OH– • No blue spots. No iron(II) ions, Fe2+ present Tiada warna biru. Tiada ion ferum(II), Fe2+ hadir • Iron does not rust Besi tidak berkarat Explanation / Penerangan • Magnesium is more electropositive than iron Magnesium adalah lebih elektropositif daripada besi • Magnesium atom releases electrons to form magnesium ion, Mg2+

Atom magnesium melepaskan elektron untuk membentuk ion magnesium, Mg2+

• Magnesium undergoes oxidation or corrodes instead of iron

Magnesium yang mengalami pengoksidaan atau terkakis dan bukannya besi

• Oxidation half equation: Mg → Mg2+ + 2e

Persamaan setengah: Mg → Mg2+ + 2e

• Electrons flow to the surface of iron

Elektron mengalir ke permukaan besi

• Water and oxygen molecules receive electrons to form hydroxide ions, OH–

Molekul air dan oksigen menerima elektron umtuk membentuk ion hidroksida, OH–

• Reduction half equation: H2O + O2 + 4e + 4OH–

Hot jelly solution + potassium hexacyanoferrate(III) + phenolphtalein Larutan agar-agar panas + kalium hesaksianoferat(III) + fenolftalein

Ion nail + copper

Paku besi + kuprum

Persamaan setengah penurunan: H2O + O2 + 4e → 4OH–

Inference / Inferens • High intensity of blue spots shows the presence of high concentration iron(II) ions, Fe2+ Keamatan warna biru yang tinggi menunjukkan kehadiran ion ferum(II), Fe2+ • Iron rusts / Besi berkarat High intensity of blue colouration Keamatan warna biru yang tinggi.

Explanation / Penerangan • Iron is more electropositive than copper

•

Besi adalah lebih electropositif daripada kuprum

Iron atom releases electrons to form iron(II) ion, Fe2+

Atom ferum melepaskan elektron untuk membentuk ion ferum(II), Fe2+

•

Iron undergoes oxidation or rusts instead of copper

Besi mengalami pengoksidaan atau berkarat dan bukannya kuprum

•

Oxidation half equation: Fe → Fe2+ + 2e

Persamaan setengah pengoksidaan: Fe → Fe2+ + 2e

m

Publica

n Sdn.

112

tio

d. Bh

Nil a

7 Methods to prevent rusting / Kaedah-kaedah untuk menghalang pengaratan a. To prevent rusting, iron must be prevented from contacting with oxygen from the air and water. Untuk menghalang pengaratan, besi mesti dihalang daripada bersentuhan dengan oksigen daripada udara dan air. b. The common methods to prevent rusting of iron: Kaedah yang biasa digunakan untuk menghalang pengaratan ferum adalah: i. Alloying. Stainless steel is an alloy, made up of iron, nickel and chromium. Pengaloian. Keluli tahan karat adalah aloi yang terdiri daripada ferum, nikel dan kromium. ii. Using protective coating for example greasing, using paints, electroplating and galvanising. Menggunakan lapisan pelindung, contohnya dengan menggunakan gris, cat, penyaduran elektrik dan penggalvanian.


iii. Sacrificial protection. Iron is attached to a more electropositive metal such as zinc or magnesium. / Perlindungan

korban. Besi diikat dengan logam yang lebih elektropositif seperti zink atau magnesium.

Example / Contoh: • Zinc bars are fixed to the part of ship that submerged in water. Zinc bars need to be replaced after a certain period of time because they corrode, instead of iron. Rod zink disambungkan kepada bahagian kapal yang tenggelam dalam air. Rod zink perlu digantikan selepas masa

yang tertentu kerana ia terkakis, sebagai ganti kepada besi.

•

Underground pipelines are attached to blocks of magnesium or bags of magnesium scrap. Magnesium bars need to be replaced after a certain period of time because they corrode, instead of iron. / Paip di bawah tanah dipasangkan pada blok magnesium atau beg-beg yang diletakkan kepingan-kepingan magnesium. Bahan-bahan magnesium perlu digantikan selepas masa yang tertentu kerana ia mengalami kakisan, menggantikan besi.

EXERCISE / LATIHAN 1 The diagram below shows the set-up of the apparatus to study the effect of other metals on the rusting of iron nails. Rajah menunjukkan susunan alat radas yang digunakan untuk mengkaji kesan logam-logam lain ke atas pengaratan paku besi. Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

Magnesium + iron nail

Zinc + iron nail Zink + paku besi

P

Q

Copper + iron nail

Iron nail

Magnesium + paku besi

Kuprum + paku besi

paku besi R

S

a. What is the function of / Apakah fungsi To detect the presence of hydroxide ion, OH i. phenolphthalein / fenolftalein? –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. potassium hexacyanoferrate(III) solution / larutan kalium heksasianoferat(III)? –

To detect the presence of iron(II) ion, Fe2+

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. State your observation for each test tube P, Q, R and S after one day. / Nyatakan pemerhatian anda bagi setiap tabung uji P. Q, R dan S selepas satu hari. detect the presence of hydroxide ion, OH– i. Test tube / Tabung uji P: To –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– intensity of pink colouration around the iron nail. ii. Test tube / Tabung uji Q: High –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– intensity of blue colouration around the iron nail. iii. Test tube / Tabung uji R: Low –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– intensity of blue colouration around the iron nail. iv. Test tube / Tabung uji S: High –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– c. Based on the observations, / Berdasarkan pemerhatian,

i. state the metals that can prevent the rusting of iron.

nyatakan logam-logam yang boleh menghalang pengaratan besi.

nyatakan logam yang boleh mempercepatkan pengaratan besi.

Zinc and Magnesium –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– ii. state the metal that can accelerate the rusting of iron. Copper –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– d. i. State the type of reaction that takes place when iron rusts. Nyatakan jenis tindak balas yang berlaku apabila besi berkarat. Oxidation –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––

n io

Sdn. B

. hd

113

m

Publicat

ii. Write the half equation for the reaction in (d)(i). / Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas di (d)(i). Fe2+ + 2e Fe –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– e. What is the purpose of test tube R in this experiment? / Apakah fungsi tabung uji R dalam eksperimen ini? As a control experiment. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Nila


2 The diagram below shows three iron nails that are coiled with tin, metal Y and metal Z respectively and placed in three different beakers. / Rajah di bawah menunjukkan tiga batang paku besi yang masing-masing dililit dengan timah, logam Y dan logam Z dan diletakkan ke dalam tiga buah bikar yang berbeza.

Beaker

Observation after a few days

Bikar

A Iron nail + tin

Paku besi + timah

Pemerhatian selepas beberapa hari

Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) Low intensity of blue spots around the iron nail. solution Keamatan tompok biru yang rendah di sekeliling paku Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

besi.

Iron nail + Y

Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution

Low intensity of pink spots around the iron.

Iron nail + Z

Jelly + phenolphthalein + potassium hexacyanoferrate(III) solution

High intensity of blue spots around the iron nail.

B Paku besi + Y

C Paku besi + Z

Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

Agar-agar + fenolftalein + larutan kalium heksasianoferat(III)

Keamatan tompok merah jambu yang rendah di sekeliling paku besi.

Keamatan tompok biru yang tinggi di sekeliling paku besi.

a. i. State the name the ions that give blue spots in beakers A and C. Nyatakan nama ion yang memberi warna biru tompok dalam bikar A dan C. Iron(II) ion

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– ii. Write half equation to represent the the formation of ion in (a)(i). Tulis persamaan setengah untuk menunjukkan pembentukkan ion dalam (a)(i). Fe2+(aq) + 2e Fe(s) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––

b. i. ii.

Name the ions that give pink spots in beaker B. / Namakan ion yang memberi tompok merah jambu dalam bikar B. Hydroxide ion

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– Write half equation to represent the formation of ion in (b)(i). Tuliskan persamaan setengah yang mewakili pembentukan ion di (b)(i).

2H2O + O2 + 4e- → 4OH– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– c. Suggest one possible metal for / Cadangkan satu logam yang mungkin untuk Magnesium/Zinc Copper/silver Y: Z: d. For the chemical changes that takes place in beaker B, write the oxidation half equation. Bagi perubahan kimia yang berlaku dalam bikar B, tuliskan persamaan setengah pengoksidaan. Mg → Mg2+ + 2e // Zn → Zn2+ + 2e ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. Based on the observations, arrange the metals tin, iron, Y and Z in an ascending order of their electropositivity.

Berdasarkan pemerhatian, susunkan logam timah, ferum, Y dan Z secara meningkat mengikut keelektropositifannya.

Z, Sn, Fe, Y ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. The iron nail in which beaker does not rust? Explain your answer. Dalam bikar manakah paku besi tidak berkarat? Terangkan jawapan anda. Beaker B. The pink spots show the presence of OH- ions. Atom Y releases electrons to form Y2+ ion because Y is ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– electropositive than Fe. The electrons flow to the surface of iron and accepted by oxygen and water more ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– molecules to form hydroxide ions, OH–. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– g. The iron nail in which beaker rusts? Explain your answer. Dalam bikar manakah paku besi berkarat? Terangkan jawapan anda. Beakers A and C. Blue spots show the present of iron(II) ions, Fe2+. Iron atom releases electrons and is oxidised to ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ion iron(II), Fe2+ because iron is more electropositive than metal Z and tin. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– m

Publica

n Sdn.

114

tio

d. Bh

Nil a


Redox Reaction in Displacement of Halogen from its Halide Solution

Tindak Balas Redoks dalam Penyesaran Halogen daripada Larutan Halidanya

1 Reactivity series of halogen and halide: / Siri kereaktifan halogen dan halida: • S ize of a halogen atom decreases. Saiz atom halogen berkurang. • T he tendency for a halogen, X2 to receive electrons and become halide, X– increases. Kecenderungan halogen, X2 untuk menerima elektron dan menjadi halida, X– meningkat.

• Chlorine is the strongest oxidising –––––––––– agent follows by bromine. Klorin adalah agen pengoksidaan ––––––––––––– paling kuat diikuti oleh bromin.

• Iodine is the weakest oxidising –––––––––– agent. Iodin adalah agen

HALOGEN / HALOGEN

HALIDE / HALIDA

Chlorine molecule: Cl2 (Chlorine water)

Chloride ion: Cl– (Potassium chloride solution)

Molekul klorin : Cl2 (Air klorin)

Bromine molecule: Br2 (Bromine water) Molekul bromin: Br2 (Air bromin)

Iodine molecule: I2 (Iodine water) Molekul iodin: I2 (Air iodin)

pengoksidaan ––––––––––––– paling lemah.

Ion klorida: Cl– (Larutan kalium klorida)

Bromide ion: Br– (Potassium bromide solution)

Ion bromida: Br(Larutan kalium bromida)

Iodide ion: I– (Potassium iodide solution)

Ion iodida: I– (Larutan kalium iodida)

• T he tendency for a halide, Y– to release electron to become halogen, Y2 increases. Kecenderungan halida, Y– untuk melepaskan elektron untuk menjadi halogen, Y2 meningkat. • I odide ion, I– is the reducing strongest ––––––––– agent follows by bromide ion, Br–. Ion iodida, I– adalah agen penurunan –––––––––– paling kuat diikuti oleh ion bromida, Br–. • C hloride ion, Cl– is the reducing weakest ––––––––– agent. Ion klorida, Cl– adalah penurunan yang agen –––––––––– paling lemah.

halogen electrons from halides that are less electronegative. More 2 The more electronegative ––––––––––– can attract ––––––––––– displaces less electronegative halogen from its halide electronegative halogen ––––––––––– ––––––––––– solution. elektron Halogen ––––––––––– yang lebih elektronegatif boleh menarik ––––––––––– daripada halida yang kurang elektronegatif, halogen yang menyesarkan halogen yang kurang elektronegatif daripada larutan halidanya. lebih elektronegatif –––––––––––

gains an oxidising agent. By doing so, the more 3 More electronegative halogen ––––––––––– electrons and acts as ––––––––––– reduction electronegative halogen undergoes ––––––––––– to form halide ions. menerima elektron dan bertindak sebagai agen pengoksidaan . Dengan ini, halogen yang Halogen yang lebih elektronegatif ––––––––––– ––––––––––– penurunan untuk membentuk ion halida. lebih elektronegatif mengalami –––––––––––

X2 + 2e

2X–, X2 represents more electronegative halogen / mewakili halogen yang lebih elektronegatif

(Example: Chlorine, Cl2 and bromine, Br2) / (Contoh: Klorin,Cl2 dan bromin, Br2)

4 The halide ions of the less electronegative halogen lose their electrons and acts as a reducing agent. By doing so, the halides undergo oxidation to form halogen molecule. Ion halida bagi halogen yang kurang elektronegatif melepaskan elektronnya dan bertindak sebagai agen penurunan. Dengan ini, ion halida yang kurang elektronegatif mengalami pengoksidaan untuk membentuk molekul halogen.

2Y–

Y2 + 2e, Y– represents halide ion of the less electronegative halogen Y– mewakili ion halida bagi halogen yang kurang elektronegatif

n io

Sdn. B

. hd

115

m

Publicat

(Example: bromide, Br– and iodide, I–) / (Contoh: bromida, Br– dan iodida, I–)

Nila


5 Determine whether the following reactions will occur. If the reaction occurs, mark ‘’ and if not, mark ‘’.

Tentukan sama ada tindak balas yang berikut akan berlaku. Jika tindak balas berlaku, tandakan ‘’ dan jika tdak, tandakan ‘’. a. Bromine, Br2 + Potassium chloride, KCl / Bromin, Br2 + Kalium klorida, KCl ( 7 ) b. Chlorine, Cl2 + Potassium bromide, KBr / Klorin, Cl2 + Kalium bromida, KBr ( 3 ) ( 3 ) c. Bromine, Br2 + Potassium iodide, KI / Bromin, Br2 + Kalium iodida, KI ( 3 ) d. Chlorine, Cl2 + Potassium iodide, KI / Klorin, Cl2 + Kalium iodida, KI ( 7 ) e. Iodine, I2 + Potassium bromide, KBr / Iodin, I2 + Kalium bromida, KBr ( 7 ) f. Iodine, I2 + Potassium chloride, KCl / Iodin, I2 + Kalium klorida, KCl

6 Example of experiment / Contoh eksperimen: A few drops of chlorine water are added to 2 cm3 of potassium iodide solution and the mixture is then shaken thoroughly. Beberapa titik air klorin ditambahkan kepada 2 cm3 larutan kalium iodida dan campuran tersebut kemudiannya digoncangkan. Chlorine water / Air klorin

Potassium iodide solution / Larutan kalium iodida

Observation / Pemerhatian

The colourless potassium iodide turns brown. When a few drops of starch solution are added, the solution changes colour from brown to dark blue. / Kalium iodida yang tanpa warna berubah kepada warna

perang. Apabila beberapa titik larutan kanji ditambah, warna larutan berubah daripada perang kepada biru tua.

Inference / Inferens - Iodine formed / Iodin terbentuk - Iodide ion has changed to iodine molecules Ion iodida menjadi molekul iodin

Conclusion / Kesimpulan: lose electrons to form iodine molecule, I2. Iodide ions undergo oxidation . a. Iodide ions, I– –––––––––––––– ––––––––––– melepaskan elektron untuk membentuk molekul iodin, I . Ion iodida mengalami pengoksidaan . Ion iodida, I– ––––––––––––––––– 2 ––––––––––– 2I– → I2 + 2e pengoksidaan Oxidation ––––––––––– half equation / Persamaan setengah –––––––––––: –––––––––––––––––––––––––

gains electron to form chloride ions. Cl–. Chlorine molecule undergoes reduction . b. Chlorine molecule, Cl2 ––––––––––––––– ––––––––––– menerima elektron penurunan . Molekul klorin, Cl2 ––––––––––––––––––––– untuk membentuk ion klorida. Cl–. Klorin mengalami ––––––––––– C12 + 2e– 2C1– penurunan Reduction ––––––––––– half equation / Persamaan setengah –––––––––––: –––––––––––––––––––––––– reduced chlorine molecule, Cl2. Iodide ion is an oxidising agent. Chlorine molecule, Cl2 has c. Iodide ions have ––––––––––– ––––––––––– oxidised iodide ions. Chlorine is a reducing agent. ––––––––––– ––––––––––– menurunkan molekul klorin, Cl . Ion iodida ialah agen penurunan . Klorin, Cl telah mengoksidakan Ion iodida telah ––––––––––– 2 2 –––––––––––––––– ––––––––––––––– pengoksidaan . ion iodida. Klorin ialah agen ––––––––––– C12 + 21– 2C1– + 12 Ionic equation / Persamaan ion: ––––––––––––––––––––––––

m

Publica

n Sdn.

116

tio

d. Bh

Nil a

Klorin Chlorine has displaced iodine potassium iodide solution d. ––––––––––– ––––––––––– from –––––––––––––––––––––––– . / ––––––––––– telah menyesarkan iodin larutan kalium iodida ––––––––––– daripada –––––––––––––––––––––––– .


7 Colour of halogen in aqueous cannot be differentiated in aqueous solution, especially bromine and iodine. The presence of halogens is confirmed using 1, 1, 1-trichloroethane, CH3CCl3. / Warna halogen dalam larutan akueus tidak dapat dibezakan, terutamanya bromin dan iodin. Kehadiran halogen disahkan dengan menggunakan 1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCl3.

Halogen

Colour in aqueous solution

Halogen

Warna dalam larutan akueus

Colour in 1, 1, 1-trichloroethane, CH3CCl3 Warna dalam 1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCl3

Chlorine, Cl2

Pale yellow or colourless

Pale yellow or colourless

Bromine, Br2

Brown / yellowish brown / yellow (depending on concentration)


Iodine, I2


Purple

Klorin, Cl2

Bromin, Br2

Iodin, I2

Kuning pucat atau tanpa warna

Perang/ perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan)

Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan)

Kuning pucat atau tanpa warna

Perang / perang kekuningan / kuning (bergantung pada kepekatan)

Ungu

8 Two layers are formed when an aqueous solution of halogen is mixed with 1, 1, 1-trichloroethane. The denser 1, 1, 1-trichloroethane will be at the bottom and less dense aqueous solution will be at the top.

Dua lapisan terbentuk apabila larutan akueus halogen dicampurkan dengan 1, 1, 1-trikloroetana. 1, 1, 1-trikloroetana yang lebih tumpat akan berada di bawah dan larutan akueus yang kurang tumpat berada di atas.

EXERCISE / LATIHAN 1 The diagram below shows bromine water is added to potassium iodide solution until no further change. Rajah di bawah menunjukkan air bromin ditambahkan kepada larutan kalium iodida sehingga tiada lagi perubahan. Bromine water / Air bromin

Potassium iodide solution / Larutan kalium iodida

1, 1, 1-trichloroethane, CH3CCl3 is then added to the test tube and the mixture is shaken well.

1, 1, 1-trikloroetana, CH3CCl3 kemudiannya ditambah ke dalam tabung uji dan campuran tersebut digoncangkan.

a. i. State the colour of the 1,1,1-trichloroethane layer after being shaken. Nyatakan warna lapisan 1,1,1 trikloroetanan selepas digoncangkan.

Purple

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– ii. State the name of product formed in the reaction that causes the colour change. Nyatakan nama hasil yang terbentuk dalam tindak balas yang menyebabkan perubahan warna. Iodine

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– iii. Write half equation for the reaction. / Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas tersebut. – → I2 + 2e 2I ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––

b. i. What is the function of bromine water in the reaction? / Apakah fungsi air bromin dalam tindak balas? oxidising agent An ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– ii. Write half equation for the reaction. / Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas tersebut. + 2e → 2Br– Br 2 –– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

n io

Sdn. B

. hd

117

m

Publicat

c. Write the ionic equation for the reaction. / Tuliskan persamaan ion bagi tindak balas tersebut. + 2I– → 2Br– + I2 Br 2 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Nila


d. State the change in oxidation number of / Nyatakan perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi 0 to –1 i. bromine in bromine water / bromin dalam air bromin : ––––––––––– –1 to 0 ii. iodine in potassium iodide / iodin dalam kalium iodida : ––––––––––– e. Suggest other halogen that can replace bromine water so that iodine is also formed. Cadangkan halogen lain yang boleh menggantikan air bromin supaya iodin juga terbentuk.

Chlorine

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Redox Reaction in the Change of Fe2+ → Fe3+ and Fe3+ → Fe2+

Tindak Balas Redoks dalam Perubahan Fe2+ → Fe3+ dan Fe3+ → Fe2+

1 Changing of iron(II) ion, Fe2+ to iron(III) ion, Fe3+: / Mengubah ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+: Procedure / Kaedah: 1. 2 cm3 of iron(II) sulphate solution is poured in a test tube.

Bromine water Air bromin

Masukkan 2 cm3 larutan ferum(II) sulfat ke dalam tabung uji.

2. U sing a dropper, bromine water is added drop by drop to the solution until no further changes are observed. Menggunakan penitis, air bromin ditambahkan titik demi titik ke dalam larutan sehingga tiada perubahan yang dapat diperhatikan.

Iron(II) sulphate solution Larutan ferum(II) sulfat

3. The mixture is shaken and warmed gently. Campuran tersebut digoncang dan dipanaskan perlahan-lahan. 4. Sodium hydroxide solution is added slowly until excess and the changes are recorded. / Larutan natrium hidroksida ditambahkan perlahan-lahan sehingga berlebihan dan semua perubahan direkodkan.

a. Observation for the change of iron(II) ion, Fe2+ to iron(III) ion, Fe3+:

Pemerhatian bagi perubahan ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+:

i. ii.

brown colourless . Bromine water changes colour from ––––––––––– to ––––––––––– perang tanpa warna . Air bromin berubah warna dari ––––––––––– kepada –––––––––––

pale green to yellow Iron(II) solution changes colour from ––––––––––– –––––––––––.

hijau pucat kepada perang Larutan ferum(II) berubah warna dari ––––––––––– –––––––––––.

b. Confirmatory test / Ujian pengesahan: brown When sodium hydroxide solution is added to the solution until excess, a ––––––––––– precipitate is formed. It is insoluble in excess sodium hydroxide solution. ––––––––––– perang Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan kepada larutan tersebut sehingga berlebihan, mendakan ––––––––––– tak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan. terbentuk. Ia –––––––––––

c. Inference: / Inferens: 2+ pale green of iron(II) sulphate solution turns yellow oxidised i. The ––––––––––– ––––––––––– because iron(II) ions Fe are ––––––––––– 3+ hijau pucat larutan ferum(II) sulfat bertukar menjadi kuning to iron(III) ion, Fe . / Warna ––––––––––– ––––––––––– kerana ion teroksida kepada ion ferum(III), Fe3+. ferum(II) Fe2+ –––––––––––

brown ii. The ––––––––––– precipitate formed when tested with sodium hydroxide solution confirms the presence perang of iron(III) ion, Fe3+. / Warna mendakan ––––––––––– terbentuk apabila diuji dengan larutan natrium hidroksida

m

d. Conclusion / Kesimpulan: 3+ reduction by gaining i. Iron(II) ion, Fe2+ undergoes ––––––––––– ––––––––––– electron to form iron(III) ion, Fe . / Ion ferum(II), pengoksidaan dengan melepaskan elektronnya untuk membentuk ion ferum(III), Fe3+. Fe2+ mengalami ––––––––––– ––––––––––– Fe2+ → Fe3+ + e Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan: –––––––––––––––––––––––– an oxidising agent. Bromine molecule gains ii. Bromine water, Br2 added is ––––––––––– ––––––––––– electrons and undergoes pengoksidaan . Molekul bromin reduction to form bromide ion, Br–. Air bromin, Br2 yang ditambah adalah agen ––––––––––– ––––––––––– menerima elektron dan mengalami penurunan untuk membentuk ion bromida, Br–. ––––––––––– ––––––––––– Br2 + 2e 2Br– Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan: ––––––––––––––––––––––––

Publica

n Sdn.

118

tio

d. Bh

Nil a

mengesahkan kehadiran ion ferum(III), Fe3+.


oxidised iron (II) ion, Fe2+. Bromine is an oxidising agent. Iron (II) ion, Fe2+ has reduced iii. Bromine has ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– a reducing agent. bromine molecule. Iron (II) ion, Fe2+ is ––––––––––– mengoksidakan ion ferum(II), Fe2+. Bromin ialah agen pengoksidaan . Ion ferum(II), Fe2+ telah Bromin telah ––––––––––––– ––––––––––– menurunkan molekul bromin. Ion ferum(II), Fe2+ ialah agen penurunan . ––––––––––– ––––––––––– Br2 + 2Fe2+ 2Fe3+ + 2Br Ionic equation / Persamaan ion:

e. O ther oxidising agents that can replace bromine water to change iron(II) ion, Fe2+ to iron(III) ion, Fe3+ are: / Agen pengoksidaan lain yang boleh menggantikan air bromin untuk mengubah ion ferum(II), Fe2+ kepada ion ferum(III), Fe3+ adalah:

Oxidising agent / Agen pengoksidaan

Reduction half equation / P ersamaan setengah penurunan

Cl2 + 2e → 2Cl-

Chlorine water / Air klorin Acidified potassium manganate(VII) solution Larutan kalium manganat(VII) berasid

MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

Larutan kalium dikromat(VI) berasid

Cr2O7– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

Acidified potassium dichromate(VI) solution

2 Changing of iron(III) ion, Fe3+ to iron(II) ion, Fe2+ / Mengubah ion ferum(III), Fe3+ kepada ion ferum(II), Fe2+

Excess zinc powder Serbuk zink berlebihan

Iron(III) sulphate Ferum(III) sulfat

Procedure: / Kaedah: 1. 2 cm3 of iron(III) sulphate solution is poured in a test tube. Masukkan 2 cm3 larutan ferum(III) sulfat ke dalam tabung uji. 2. Half spatula of zinc powder is added into the solution. Separuh spatula serbuk zink ditambah ke dalam larutan. 3. The mixture is shaken and warmed gently. Campuran digoncangkan dan dipanaskan perlahan-lahan. 4. The mixture is filtered. / Campuran tersebut dituras. 5. Sodium hydroxide solution is added to the filtrate slowly until excess and the changes are recorded. Larutan natrium hidroksida berlebihan ditambah kepada hasil turasan perlahanlahan sehingga berlebihan dan semua perubahan direkodkan.

a. Observations for the change of iron(III) ion, Fe3+ to iron(II) ion, Fe2+:

Pemerhatian bagi perubahan ion ferum(III), Fe3+ kepada ion ferum(II), Fe2+:

brown pale green . i. Iron(III) solution changes colour from ––––––––––– to –––––––––––

hijau pucat . perang Larutan ferum(III) berubah warna dari ––––––––––– kepada ––––––––––– terlarut dissolved ii. Some zinc powder –––––––––––. / Sedikit serbuk zink –––––––––––. b. Confirmatory test / Ujian pengesahan

green When sodium hydroxide solution is added to the solution until excess, a ––––––––––– precipitate is formed. It insoluble is ––––––––––– in excess sodium hydroxide solution. / Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan ke dalam hiau tidak larut dalam larutan natrium hidroksida larutan tersebut sehingga berlebihan, mendakan ––––––––––– terbentuk. Ia ––––––––––– berlebihan.

c. Inference / Inferens: brown pale green because iron(III) ions, Fe3+ are i. The ––––––––––– colour of iron(III) sulphate solution turns ––––––––––– 2+ perang hijau pucat reduced ion, Fe . / Warna –––––––– larutan ferum(III) sulfat bertukar menjadi ––––––––––– ––––––––––– to iron(II) 3+ 2+ penurunan kepada ion ferum(II), Fe . kerana ion ferum(III), Fe mengalami ––––––––––– green ii. The ––––––––––– precipitate formed when tested with sodium hydroxide solution confirms the presence hijau terbentuk apabila diuji dengan larutan natrium hidroksida mengesahkan of iron(II) ion, Fe2+. / Mendakan ––––––– kehadiran ion ferum(II), Fe2+. d. Conclusion / Kesimpulan:

n io

Sdn. B

. hd

119

m

Publicat

2+ reduction by gaining i. Iron(III) ion, Fe3+ undergoes ––––––––––– ––––––––––– electron to form iron(II) ion, Fe 3+ penurunan menerima Ion ferum(III), Fe mengalami ––––––––––– dengan ––––––––––– elektron untuk membentuk ion ferum(II), Fe2+ Fe3+ + e Fe2+ Reduction half equation / Persamaan setengah penurunan:

Nila


a reducing agent. Zinc atom loses oxidation ii. Zinc, Zn added is ––––––––––– ––––––––––– electrons and undergoes ––––––––––– to form 2+ penurunan melepaskan zinc ion, Zn . / Zink, Zn yang ditambah adalah agen –––––––––––. Atom zink ––––––––––– elektron dan mengalami pengoksidaan untuk membentuk ion zink, Zn2+.

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan:

Zn

Zn2+ + 2e

a reducing agent. Iron(III) ion, Fe3+ has oxidised reduced iii. Zinc has ––––––––––– iron (III) ion, Fe3+. Zinc is ––––––––––– ––––––––––– 3+ menurunkan ion ferum(III), Fe3+. Zink ialah agen an oxidising agent. / Zink telah ––––––––––– zinc. Iron(III) ion, Fe is ––––––––––– 3+ penurunan mengoksidakan pengoksidaan –––––––––––. Ion ferum(III), Fe telah –––––––––––––– zink. Ion ferum(III) ialah agen –––––––––––. Zn + 2Fe3+ Zn2+ + 2Fe2+ Ionic equation / Persamaan ion: e. Other reducing agents that can replace zinc to change iron(III) ion, Fe3+ to iron(II) ion, Fe2+ are / Agen penurunan lain yang boleh menggantikan zink untuk mengubah ion ferum(III), Fe3+ kepada ion ferum(II), Fe2+ adalah

Reducing agent / Agen penurunan Magnesium, Mg

Oxidation half equation / Persamaan setengah pengoksidaan Mg

Magnesium, Mg

Sulphur dioxide, SO2

Mg2+ + 2e

SO2 + 2H2O

Sulfur dioksida, SO2

Hydrogen sulphide, H2S Hidrogen sulfida, H2S

Sodium sulphite solution, Na2SO3

Larutan natrium sulfit, Na2SO3

H2S

SO42– + 4H+ + 2e

2H+ + S + 2e

SO32– + H2O

SO42– + 2H+ + 2e

EXERCISE / LATIHAN 1 The following is an equation represents a redox reaction. / Berikut adalah satu persamaan yang mewakili suatu tindak balas redoks.

H2S(g) + 2Fe3+(aq)

2Fe2+(aq) + 2H+(aq) + S(s)

For the given redox reaction: / Bagi tindak balas redoks yang diberikan: a. Write half equation for / Tuliskan persamaan setengah bagi H2S → 2H+ + S + 2e i. oxidation / pengoksidaan: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 3+ Fe + e → Fe2+ ii. reduction / penurunan: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. State the name of the substance that acts as / Nyatakan nama bahan yang bertindak sebagai Iron(III) ion i. an oxidising agent / agen pengoksidaan: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Hydrogen sulphide ii. a reducing agent / agen penurunan: –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

m

Publica

n Sdn.

120

tio

d. Bh

Nil a

c. State the change in oxidation number of the / Nyatakan perubahan dalam nombor pengoksidaan bagi i. oxidising agent / agen pengoksidaan: number of iron in iron(III) decreases from +3 to +2 Oxidation –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –– ii. reducing agent / agen penurunan: number of sulphur in hydrogen sulphide increases from –2 to 0 Oxidation –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––


2 The diagram below shows the set-up of apparatus to investigate the reactions that take place in test tubes X, Y and Z. Complete the following table to explain redox reactions in the three test tubes.

Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk mengkaji tindak balas yang berlaku dalam tabung uji X, Y dan Z. Lengkapkan jadual berikut untuk menghuraikan tindak balas redoks dalam ketiga-tiga tabung uji.

X

kepingan kuprum

Silver nitrate solution Larutan argentum nitrat

Silver nitrate solution: Larutan argentum nitrat:

Observation Pemerhatian


Kepingan kuprum:

Air klorin

Larutan kalium menganat(VII) berasid

Iron(II) sulphate solution

Potassium bromide solution

Larutan ferum(II) sulfat

Acidified potassium manganate(VII) solution:

Colourless to blue –––––––––––––––––––––––––– Laruan kalium manganat(VII)

Copper plate:

Chlorine water

berasid:

Larutan kalium bromida

Chlorine water:

Air klorin:

Greenish yellow to colourless ––––––––––––––––––––––––––

Purple to colourless –––––––––––––––––––––––––– Potassium bromide solution:

Becomes thinner –––––––––––––––––––––––––– Iron(II) sulphate solution: Larutan ferum(II) sulfat:

Larutan kalium bromida:

Colourless to brown ––––––––––––––––––––––––––

Pale green to brown –––––––––––––––––––––––––– Acidified potassium manganate(VII)

Oxidising agent

Silver nitrate

Reducing agent Agen penurunan

Copper

Iron(II) sulphate

Potassium bromide


Cu → Cu2+ + 2e

Fe2+ → Fe3+ + e

2Br– → Br2 + 2e


Ag+ + e →Ag

MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

Cl2 + 2e → 2Cl–

Ionic equation

Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag

MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+

Cl2 + 2Br– → Br2 + 2Cl–

Agen pengoksidaan



Persamaan ion

Explain redox reaction in terms of transfer of electron Terangkan tindak balas redoks dari segi pemindahan elektron

release Copper atoms, Cu ––––––––––– oxidised electrons and are ––––––––––– to copper(II) ions, Cu2+. receive Silver ions, Ag+ ––––––––––– reduced electrons and are ––––––––––– to silver atom, Ag. melepaskan Atom kuprum, Cu ––––––––––– teroksida elektron dan –––––––––– 2+ kepada ion kuprum(II), Cu . menerima Ion argentum, Ag+ ––––––––––– elektron dan mengalami penurunan ––––––––––– kepada atom argentum, Ag.

Chlorine water

release Iron(II) ions, Fe2+ ––––––––––– oxidised electrons and are ––––––––––– to iron(III) ions, Fe3+. melepaskan Ion ferum(II), Fe2+ ––––––––––– teroksida elektron dan ––––––––––

release Bromide ions, Br oxidised electrons and are to bromine molecule, Br2. melepaskan Ion bromida, Br– ––––––––––– teroksida elektron dan –––––––––––

Manganate(VII) ions, MnO4– receive ––––––––––– electrons and are reduced to manganese(II) ––––––––––– ions, Mn2+.

Chlorine molecule, Cl2 receive electrons and are reduced to chloride ions,

kepada ion ferum(III), Fe3+.

Ion manganat(VII), MnO4 menerima ––––––––––– elektron dan penurunan kepada mengalami ––––––––––– ion mangan(II), Mn2+. –

–

kepada molekul bromin, Br2.

Cl . –

menerima Molekul klorin, Cl2 ––––––––––– elektron dan mengalami penurunan ––––––––––– kepada ion klorida, Cl–.

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

Eksperimen

Copper plate

Z

121

m

Experiment

Y

Nila


oxidised Copper, Cu is ––––––––––– as its oxidation number of increases from copper ––––––––––– 0 to +2 –––––––––––. Kuprum, Cu mengalami pengoksidaan ––––––––––– kerana nombor pengoksidaannya meningkat

–––––––––––

0 kepada +2 . daripada –––––––––––

Explain redox reaction in terms Silver nitrate, AgNO is 3 of change in reduced as oxidation oxidation number ––––––––––– Terangkan number of silver in silver tindak balas redoks dari segi decreases from nitrate ––––––––––– perubahan nombor +2 to 0 pengoksidaan –––––––––––.

Argentum nitrat, AgNO3 penurunan mengalami ––––––––––– kerana nombor pengoksidaan argentum dalam argentum berkurang daripada nitrat ––––––––––– +2 kepada 0

–––––––––––

Iron(II) ions, Fe2+ is oxidised ––––––––––– as oxidation number of iron in iron(II) increases from ion ––––––––––– +2 to +3 –––––––––––. 2+

Ion ferum(II), Fe mengalami pengoksidaan ––––––––––– kerana nombor pengoksidaan ferum dalam ion meningkat daripada ferum(II) ––––––––––– +2 kepada +3 .

–––––––––––

Manganate(VII) ion, MnO4 reduced as ion is ––––––––––– oxidation number of manganese in manganate(VII) decreases from ions ––––––––––– +7 to +2 . –

Ion manganat(VII), MnO4– penurunan kerana mengalami ––––––––––– nombor pengoksidaan mangan dalam ion manganat(VII) berkurang ––––––––––– daripada +7 kepada +2 . –––––––––––

– oxidised Bromide ions, Br ––––––––––– as oxidation of bromine in increases bromide ions ––––––––––– –1 to 0 . from ––––––––––– teroksida Ion bromida, Br– –––––––––––

kerana nombor pengoksidaan bromin dalam ion bromida meningkat ––––––––––– daripada –1 kepada 0 .

–––––––––––

Chlorine molecule, Cl2 is reduced ––––––––––– as oxidation number of chlorine in chlorine decreases molecule, Cl2 ––––––––––– 0 to –1 . from –––––––––––

Molekul klorin, Cl2 mengalami penurunan ––––––––––– kerana nombor pengoksidaan klorin dalam berkurang molekul klorin, Cl2 ––––––––––– 0 kepada –1 . daripada –––––––––––

Redox Reaction in the Transfer of Electron at a Distance

Tindak Balas Redoks dalam Pemindahan Elektron pada Satu Jarak

1 Transfer of electron at a distance occurs when two solutions of reducing agent and oxidising agent are separated by an electrolyte in a U-tube: / Pemindahan elektron pada satu jarak berlaku apabila dua larutan yang merupakan agen penurunan elektrolit dalam tiub-U: dan agen pengoksidaan dipisahkan oleh suatu ––––––––––– G

Negative terminal (Anode) Terminal negatif (Anod)

–

Positive terminal (cathode)

+

Terminal positif (katod)

Reducing agent (loses electron and undergoes oxidation)

Oxidising agent (gains electron and undergoes reduction)

Agen penurunan (kehilangan elektron dan mengalami pengoksidaan)

Electrolyte Elektrolit

Agen pengoksidaan (menerima elektron dan melalui penurunan)

Carbon electrode Elektrod karbon

an external circuit/connecting wire a. Redox reaction occurs as a result of electrons flow through ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– . litar luar/wayar penyambung Tindak balas redoks berlaku disebabkan oleh pengaliran elektron melalui –––––––––––––––––––––––– . reducing agent (loses electrons) to the oxidising agent (gains electrons) through b. Electrons flow from the ––––––––––– ––––––––––– connecting wires galvanometer the –––––––––––––––––––––––– and can be detected by a –––––––––––––––––––––––– . penurunan pengoksidaan Elektron mengalir dari agen ––––––––––– (kehilangan elektron) kepada agen ––––––––––– (menerima elektron) melalui galvanometer wayar penyambung dan boleh dikesan oleh –––––––––––––––– .

m

Publica

n Sdn.

122

tio

d. Bh

Nil a

a reducing agent is known as the negative terminal (anode). c. Carbon electrode that is dipped in ––––––––––– penurunan dikenali sebagai terminal negatif (anod). Elektrod karbon yang dicelupkan dalam agen –––––––––––


d. e.

an oxidising agent is known as the positive terminal (cathode). Carbon electrode that is dipped in ––––––––––– pengoksidaan dikenali sebagai terminal positif (katod). Elektrod karbon yang dicelupkan dalam agen –––––––––––

ion The electrolyte allows the movement of ––––––––––– and completes the electric circuit. ion-ion Elektrolit membenarkan pergerakan ––––––––––– dan melengkapkan litar elektrik.

loses oxidation . 2 Reducing agent ––––––––––– its electron and undergoes ––––––––––– kehilangan pengoksidaan Agen penurunan ––––––––––– elektronnya dan mengalami –––––––––––. a. Examples of common substances used as reducing agents are: Contoh bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai agen penurunan adalah:

Substance / Bahan

Potassium iodide Kalium iodida

Potassium bromide Kalium bromida

Half equation for oxidation


2I– → I2 + 2e

2Br–

Br2 + 2e

Observation / Confirmatory test Pemerhatian / Ujian pengesahan

colourless potassium iodide turns brown The ––––––––––– –––––––––––. When a few drops of starch solution are added, the solution brown dark blue . changes colour from ––––––––––– to ––––––––––– tanpa warna Larutan ––––––––––– kalium iodida bertukar warna menjadi perang –––––––– . Apabila beberapa titik larutan kanji ditambah, larutan perang kepada biru tua berubah warna daripada –––––––– –––––––––––. colourless potassium bromide turns brown The ––––––––––– –––––––––––. 3 The solution is added to 1 cm of trichloroethane. The mixture is shaken well. Trichloroethane layer at the bottom turns brown . ––––––––––– tanpa warna kalium bromida bertukar warna menjadi Larutan ––––––––––– perang . Larutan tersebut ditambahkan dengan 1 cm3 –––––––– trikloroetana. Campuran digoncangkan. Lapisan trikloroetana yang perang . berada di lapisan bawah bertukar warna menjadi ––––––––

Iron(II) chloride, iron(II) sulphate Ferum(II) klorida, ferum(II) sulfat

Fe2+ → Fe3+ + e

pale green The ––––––––––––––– iron(III) sulphate solution turns brown . Add sodium hydroxide solution to the mixture –––––––––– brown precipitate is formed. It is insoluble in until excess. A ––––––– excess sodium hydroxide solution. hijau pucat Larutan ––––––––––––––– ferum(II) sulfat bertukar menjadi perang . Apabila larutan natrium hidroksida ditambahkan kepada –––––––– perang terbentuk. Ia campuran sehingga berlebihan, mendakan –––––––– tak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan.

reducing agent becomes the negative b. In a chemical cell or U-tube cell, the electrode that is dipped in the ––––––––––– ––––––––––– anode loses oxidation . terminal or ––––––––––– because the agent ––––––––––– electrons and undergoes ––––––––––– penurunan menjadi terminal negatif Dalam sel kimia atau sel tiub-U, elektrod yang dicelupkan dalam agen ––––––––––– ––––––––––– atau anod

kehilangan

pengoksidaan

n io

Sdn. B

. hd

123

m

Publicat

––––––––––– kerana agen tersebut ––––––––––– elektron dan mengalami –––––––––––.

Nila


gains reduction . 3 Oxidising agent ––––––––––– electrons and undergoes ––––––––––– menerima elektron dan mengalami penurunan . Agen pengoksidaan ––––––––––– –––––––––––

a. Examples of common substances used as oxidising agents are: Contoh bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai agen pengoksidaan adalah: Substance

Half equation for reduction

Bahan

Acidified potassium manganate(VII)

Kalium manganat(VII) berasid


MnO4– + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

Observation / Confirmatory test Pemerhatian / Ujian pengesahan

purple The ––––––––––– colour of acidified potassium manganate(VII) solution ungu decolourises –––––––––––. / Warna –––––––––––

larutan kalium manganat(VII) berasid menjadi tanpa warna .

–––––––––––

Acidified potassium dichromate(VI)

Cr2O72– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

Kalium dikromat(VI) berasid

orange The ––––––––––– colour of acidified potassium dichromate(VI) solution turns jingga green –––––––––––. / Warna ––––––––––– larutan kalium dikromat(VI) berasid bertukar menjadi hijau .

–––––––––––

Chlorine water Air klorin

Bromine water Air bromin

Iron(III) chloride, iron(III) sulphate

Cl2 + 2e → 2Cl–

pale yellow colour of chlorine water The ––––––––––– kuning pucat air decolourises . / Warna ––––––––––– ––––––––––– tanpa warna klorin menjadi ––––––––––– .

Br2 + 2e → 2Br–

brown The ––––––––––– colour of bromine water perang decolourises . / Warna ––––––––––– air ––––––––––– tanpa warna bromin menjadi ––––––––––– .

Fe3+ + e → Fe2+

Ferum(III) klorida, ferum(III) sulfat

brown The ––––––––––– colour of iron(III) pale green . sulphate solution turns ––––––––––– Sodium hydroxide solution is added to green the mixture until excess. A ––––––––––– precipitate is formed. It is insoluble in excess sodium hydroxide solution. perang larutan ferum(III) sulfat Warna –––––––– hijau pucat bertukar menjadi ––––––––––––– . Larutan natrium hidroksida ditambahkan kepada campuran sehingga berlebihan. Mendakan hijau –––––––– terbentuk. Ia tidak larut dalam larutan natrium hidroksida berlebihan.

b. In a chemical cell or U-tube cell, the electrode that is dipped in an aqueous solution of an oxidising agent becomes positive cathode gains the ––––––––––– terminal or ––––––––––––––– because the agent ––––––––––– electrons and undergoes reduction . –––––––––––––––– Dalam sel kimia atau sel tiub-U, elektrod yang dicelupkan dalam larutan akueus bagi agen pengoksidaan menjadi terminal positif

katod

menerima

penurunan

m

Publica

n Sdn.

124

tio

d. Bh

Nil a

––––––––––– atau ––––––––––– kerana agen ––––––––––– elektron dan mengalami –––––––––––.

m

Publicat

n io

125

. hd

Nila

Larutan ferum(II) sulfat dan larutan kalium dikromat(VI) berasid

Iron(II) sulphate solution and acidified potassium dichromate(VI) solution

Larutan kalium iodida dan larutan kalium manganat(VII) berasid

Potassium iodide solution and acidified potassium manganate(VII) solution

Larutan ferum(II) sulfat dan air bromin

Iron(II) sulphate solution and bromine water

Bahan tindak balas

Reactants

Acidified potassium dichromate(VI) solution


Bromine water

pengoksidaan

Iron(II) sulphate

Potassium iodide

Iron(II) sulphate

Agen penurunan

Oxidising agents Reducing Agen agents

2+

3+

Fe → Fe + e The pale green iron(II) sulphate solution turns brown. Add sodium hydroxide solution to the mixture until excess. A brown precipitate is formed. It is insoluble in excess sodium hydroxide solution.

Colourless solution turns brown. Add a few drops of starch solution. The solution changes colour from brown to dark blue.

2I- → I2 + 2e

The pale green iron(II) sulphate solution turns brown. Add sodium hydroxide solution to the mixture until excess. A brown precipitate is formed. It is insoluble in excess sodium hydroxide solution.

Fe2+ → Fe3+ + e

Tulis persamaan setengah pada terminal negatif, pemerhatian dan ujian pengesahan

Write the half equation for oxidation at negative terminal, observations and confirmatory test

The orange colour of acidified potassium dichromate(VI) solution turns green.

Cr2O72– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O

The purple colour of acidified potassium manganate (VII) solution decolourises.

-

MnO 4 + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

The brown colour of bromine water decolourises.

Br2 + 2e → 2Br-

Tulis persamaan setengah pada terminal positif, pemerhatian dan ujian pengesahan

Write the half equation for reduction at positive terminal, observations and confirmatory test

6Fe2+ + Cr2O72– + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

10I- + 2MnO4– + 16H+ → 5I2 + 2Mn2+ + 8H2O

2Fe2+ + Br2 →2Fe3+ + 2Br-

Tulis persamaan ion

Write the ionic equation

-

-

G

G

G

G

+

+

+

Br2(aq)

-

-

G

G

G

+

+

+

KMnO4 (aq) +

-

G

G

+

+

K2Cr2O7 (aq)

Dilute sulphuric acid

FeSO4(aq)

-


Kl (aq)

-

-


FeSO4

-

atau negatif

– positive or negative terminal / terminal positif

elektron

– the direction of electron flow / arah pengaliran

Lukis rajah bagi susunan radas dan tandakan

Draw the diagram for the setup of apparatus and mark

Complete the table below for the electron transfer at a distance / Lengkapkan jadual berikut untuk pemindahan elektron pada suatu jarak


Sdn. B


EXERCISE / LATIHAN 1 The diagram below shows the set-up apparatus to investigate redox reaction.

Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk mengkaji tindak balas redoks. G

Carbon electrodes

M

Elektrod karbon

Potassium iodide

Kalium iodida

N

Chlorine water Air klorin

Dilute sulphuric acid Asid sulfurik cair

a. How do you know that the reaction has started?

Bagaimanakah anda mengenal pasti bahawa tindak balas telah bermula? on the deflection of the pointer of galvanometer/ the pointer of galvanometer deflects. Based ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. What is the function of dilute sulphuric acid? / Apakah fungsi asid sulfurik cair? To allow the ions to flow/ to allow the movement of ions through it.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. What is the colour change of the solution around M electrode after 30 minutes of experiment?

Apakah perubahan warna bagi larutan di sekeliling elektrod M selepas eksperimen dijalankan selama 30 minit? Colourless to brown.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. i. Write half equation for the reaction that occurs at M electrode of the U-tube. Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di elektrod M dalam tiub-U. – → I2 + 2e 2I ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Write half equation for the reaction that occurs at N electrode of the U-tube. Tuliskan persamaan setengah bagi tindak balas yang berlaku di elektrod N dalam tiub-U. + 2e → 2Cl– Cl 2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. Describe a chemical test to determine the product formed in the solution at M electrode of the U-tube. Huraikan ujian kimia yang boleh digunakan untuk menentukan hasil yang terbentuk dalam larutan pada elektrod M dalam tiub-U. Place a few drops of starch solution, a blue precipitate is formed/ shake the mixture with tetracholoromethane and a purple ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– layer is formed.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. i. What is the change in oxidation number of chlorine in the reaction? Apakah perubahan nombor pengoksidaan bagi klorin dalam tindak balas ini? to –1 0––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. What is the change in oxidation number of iodine in the reaction? Apakah perubahan nombor pengoksidaan bagi iodin dalam tindak balas ini? to 0 –1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– g. i. What is the substance that is being oxidised in the experiment? Explain your answer. Apakah bahan yang teroksida dalam eksperimen ini? Terangkan jawapan anda. Iodide ion. Iodide ions release electrons to form iodine molecules// Oxidation number of iodine increase from –1 to 0 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. State the name of the oxidising agent. / Nyatakan nama agen pengoksidaan. Chlorine water

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– h. S tate the name of one substance that can replace chlorine water in order to get the same product at M electrode. Nyatakan satu bahan yang boleh menggantikan air klorin untuk mendapatkan hasil yang sama di elektrod M.

water/ Acidified potassium manganate(VII). Bromine ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– i. i. If potassium iodide is replaced by iron(II) chloride, what will be observed at electrodes M and N? Jika kalium iodida digantikan dengan ferum(II) klorida, apakah yang akan diperhatikan di elektrod M dan N? pale green solution turns brown Electrode M: The –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– pale yellow solution decolourises Electrode N: The –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Explain your answer. / Terangkan jawapan anda.

m

Publica

n Sdn.

126

tio

d. Bh

Nil a

At M electrode, iron(II) ion releases one electron to become iron(III) ion. At N electrode, chlorine molecule

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– receives two electrons to become chloride ions. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––


Redox Reaction in the Reactivity Series of Metals and its Applications Tindak balas Redoks dalam Siri Kereaktifan Logam dan Aplikasinya

1 Reactivity series of metals is an arrangement of metals in accordance to the reactivity of their reactions with oxygen to form oxides:

Siri keraktifan kimia adalah susunan logam mengikut kereaktifan tindak balasnya dengan oksigen untuk membentuk oksida:

K Na Ca Mg Al C Zn H Fe Sn Pb Cu

meningkat . increases . / Kereaktifan logam terhadap oksigen ––––––––––– • Reactivity of metal towards oxygen ––––––––––– remove metal oxide . / Logam yang • A more reactive metal is able to ––––––––––– oxygen from less reactive –––––––––––

menyingkirkan oksigen daripada oksida logam yang kurang reaktif. lebih reaktif dapat –––––––––––––– ––––––––––––––

oxidation , oxidation • A more reactive metal gains oxygen to form metal oxide and undergoes ––––––––––– increases number of metal –––––––––––. / Logam yang lebih reaktif menerima oksigen untuk membentuk logam oksida pengoksidaan

meningkat

dan mengalami –––––––––––––– , nombor pengoksidaan logam –––––––––––––– . loses oxygen to form metal and undergoes reduction / oxidation • A less reactive metal oxide ––––––– ––––––– ––––––––– decreases . number of metal in the metal oxide ––––––––––– kehilangan oksigen untuk membentuk logam dan mengalami Oksida logam yang kurang reaktif –––––––––– –––––––– penurunan

berkurang

––––––––––– / nombor pengoksidaan logam dalam logam oksida –––––––––––. reduce a reducing agent. • A more reactive metal can ––––––––––– the less reactive metal oxide and acts as ––––––––––– menurunkan Logam yang lebih reaktif dapat ––––––––––– oksida logam yang kurang reaktif dan bertindak sebagai agen penurunan . ––––––––––– cannot • A less reactive metal ––––––––––– remove oxygen from more reactive metal oxide. tidak dapat Logam yang kurang reaktif ––––––––––– menyingkirkan oksigen daripada logam oksida yang lebih reaktif.

2 To determine the arrangement of metals reactivity series / Untuk menentukan susunan siri kereaktifan logam a. The arrangement of metals in reactivity series is obtained by observing how vigorously they react with oxygen. The metal at the top of the series burns most vigorously and most quickly in oxygen. Susunan logam dalam siri kereaktifan diperoleh dengan memerhatikan kecergasan tindak balas logam tersebut dengan oksigen. Logam yang berkedudukan paling tinggi dalam siri tersebut terbakar dengan paling cergas dan cepat dalam oksigen.

b. The diagram below shows the set-up of apparatus to compare reactivity of metals with oxygen: Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk membandingkan kereaktifan logam dengan oksigen: Glass wool Kapas kaca

Potassium manganate(VII)

Metal powder Serbuk logam

Kalium manganat(VII)

Heat

Panaskan

Heat

Panaskan

Procedure: / Kaedah: i. One spatula of potassium manganate(VII) powder is placed in a boiling tube. Letakkan 1 spatula serbuk kalium manganat(VII) dalam tabung didih.

ii. Small quantity of glass wool is placed in the boiling tube as shown in the diagram. Sedikit kapas kaca diletakkan dalam tabung didih seperti yang ditunjukkan dalam rajah.

iii. One spatula of zinc powder is placed on an asbestos paper and put in the boiling tube. Satu spatula serbuk zink diletakkan di atas kertas asbestos dan dimasukkan ke dalam tabung didih.

iv. The boiling tube is clamped horizontally to a retort stand. / Tabung didih diapit secara mendatar kepada kaki retort. v. T he zinc powder is heated strongly for a few minutes, then the potassium manganate(VII) powder is heated strongly to release oxygen gas. / Serbuk zink dipanaskan dengan kuat untuk beberapa minit, kemudian serbuk kalium manganat(VII) dipanaskan dengan kuat untuk membebaskan gas oksigen.

vi. The brightness of the flame or glow is recorded. / Kecerahan nyalaan direkodkan.

n io

Sdn. B

. hd

127

m

Publicat

vii. Steps 1 – 6 are repeated using iron powder, lead powder, copper powder and magnesium powder. Langkah 1 – 6 diulangi menggunakan serbuk ferum, serbuk plumbum, serbuk kuprum dan serbuk magnesium.

Nila


Observation / Pemerhatian: Metal Logam

Magnesium Magnesium

Observation

Inference and chemical equation

Pemerhatian

Inferen dan persamaan kimia

Burns vigorously with very bright flame. The white residue is formed. / Terbakar dengan kuat dan nyalaan yang sangat

The residue is magnesium oxide. Baki ialah magnesium oksida.

2Mg + O2 → 2MgO

terang. Baki berwarna putih terbentuk.

Zinc

Burns quickly with bright flame. The residue is yellow when hot but turns white when cold.

The residue is zinc oxide.

Iron

Glows very brightly. The residue is brown.

The residue is iron(III) oxide.

Lead

Glows brightly. The residue is brown when hot but turns yellow when cold. / Nyalaan terang. Baki berwarna perang

The residue is lead(II) oxide.

Glows very dimly. The residue is black.

The residue is copper(II) oxide.

Zink

Ferum

Plumbum

Copper

Kuprum

Terbakar dengan cepat dan nyalaan terang. Baki adalah kuning apabila panas dan putih apabila sejuk.

Baki ialah zink oksida.

2Zn + O2 → 2ZnO

Baki ialah ferum(III) oksida.

Nyalaan sangat terang. Baki berwarna perang.

4Fe + 3O2 → 2Fe2 O3

Baki ialah plumbum(II) oksida.

2Pb + O2 → 2PbO

apabila panas dan kuning apabila sejuk.

Baki ialah kuprum(II) oksida.

Nyalaan sangat malap. Baki berwarna hitam.

2Cu + O2 → 2CuO

3 Determination of the position of carbon in reactivity series of metals Menentukan kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam a. Carbon reacts with oxygen to form carbon dioxide. Carbon is also an element in the reactivity series of metals. The position of carbon in the reactivity series can be done by reacting carbon with oxide of metals using the apparatus shown below: / Karbon bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida. Karbon adalah suatu unsur dalam siri kereaktifan logam. Kedudukan karbon dalam siri kereaktifan boleh ditentukan dengan melakukan tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam menggunakan alat radas yang ditunjukkan di bawah: Carbon + oxide of metal Karbon + oksida bagi logam

Heat Panaskan

b. If carbon can remove oxygen from a metal oxide, carbon can reduce the metal oxide to metal: Jika karbon dapat menyingkirkan oksigen daripada suatu oksida logam, karbon dapat menurunkan logam oksida kepada logam: Carbon + metal oxide → metal + carbon dioxide / Karbon + oksida logam → logam + karbon dioksida above Carbon is ––––––––––– the metal in the reactivity series of metal. di atas Karbon berada ––––––––––– logam tersebut dalam siri kereaktifan logam. c. Conversely, if carbon cannot remove oxygen from metal oxide, carbon is less reactive than the metal in the reactivity series of metal. Thus, no reaction will occur. Sebaliknya, jika karbon tidak dapat menyingkirkan oksigen daripada oksida logam, karbon adalah kurang reaktif berbanding logam tersebut dalam siri kereaktifan logam. Maka, tiada tindak balas berlaku.

below Carbon is ––––––––––– the metal in the reactivity series of metal. di bawah logam tersebut dalam siri kereaktifan logam. Karbon berada ––––––––––– d. Example / Contoh: Carbon powder is heated strongly with oxide of metal P, Q and R in a crucible. The table below shows the observations of three experiments to determine the position of carbon in the reactivity series of metal. Serbuk karbon dipanaskan dengan kuat bersama degan oksida bagi logam P, Q dan R dalam suatu mangkuk pijar. Jadual di

m

Publica

n Sdn.

128

tio

d. Bh

Nil a

bawah menunjukkan pemerhatian bagi tiga eksperimen untuk menentukan kedudukan karbon dalam siri kereaktifan logam.


Experiment / Eksperimen I II III

Reactant / Bahan tindak balas


Carbon + oxide of P

No change

Carbon + oxide of Q

Dim glow, residue is grey solid

Carbon + oxide of R

Bright glow, residue is brown solid

Karbon + oksida P

Karbon + oksida Q Karbon + oksida R

Tiada perubahan Nyalaan malap, baki adalah pepejal kelabu Nyalaan terang, baki adalah pepejal perang

Based on observations in the table, arrange the reactivity of metals P, Q, R and carbon in ascending order. Explain your answer. Suggest one metal for P, Q and R. / Berdasarkan pemerhatian di dalam jadual, susunkan kereaktifan logam P, Q dan R mengikut susunan menaik. Huraikan jawapan anda. Cadangkan satu logam untuk P, Q dan R. Answer / Jawapan: R, Q, Carbon, P Arrangement in ascending order / Susunan dalam aturan menaik : –––––––––––––––––––––––– Explanation / Penerangan: Experiment I / Eksperimen I more • Reaction between carbon and oxide of metal P does not occur. Metal P is ––––––––––– reactive than carbon. lebih Tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam P tidak berlaku. Logam P ––––––––––– reaktif berbanding karbon. Experiment II / Eksperimen II more • Reaction between carbon and oxide of metal Q occurs. Carbon is ––––––––––– reactive than metal Q. lebih Tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam Q berlaku. Karbon ––––––––––– reaktif berbanding logam Q. Experiment III / Eksperimen III more • Reaction between carbon and oxide of metal R occurs. Carbon is ––––––––––– reactive than metal R. lebih Tindak balas antara karbon dengan oksida bagi logam R berlaku. Karbon ––––––––––– reaktif berbanding logam R. • Reaction between carbon and oxide of metal Q produces dim glow whereas the reaction between carbon and oxide less of metal R produces bright glow. Metal R is ––––––––––– reactive than metal Q. Tindak balas ntara karbon dengan oksida bagi logam Q menghasilkan nyalaan malap manakala tindak balas di antara

• • •

kurang reaktif berbanding logam Q. karbon dengan oksida bagi logam R menghasilkan nyalaan yang terang. Logam R –––––––– magnesium / aluminium Metal P is / Logam P ialah –––––––––––––––––––––––– iron/lead Metal Q is / Logam Q ialah –––––––––––––––––––––––– copper Metal R is / Logam R ialah ––––––––––––––––––––––––

4 Determination of the position of hydrogen in the reactivity series of metal: Menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam:

a. The position of hydrogen in the reactivity series of metal can also be determined based on the ability of hydrogen oxygen to remove ––––––––––– from metal oxides. / Kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam juga boleh ditentukan oksigen berdasarkan kebolehan hidrogen untuk menyingkirkan ––––––––––– daripada oksida logam.

b. If hydrogen can remove oxygen from metal oxide, hydrogen can reduce the metal oxide to metal: Jika hidrogen boleh menyingkirkan oksigen daripada oksida logam, hidrogen boleh menurunkan logam oksida kepada logam:

Hydrogen + metal oxide → metal + water / Hidrogen + oksida logam → logam + air above Hydrogen is ––––––––––– the metal in the reactivity series of metal. di atas Hidrogen berada ––––––––––– logam tersebut dalam siri kereaktifan logam.

c. Conversely, if hydrogen cannot remove oxygen from metal oxide, hydrogen is less reactive than the metal in the reactivity series of metal. Thus, no reaction will occur. / Sebaliknya, jika hidrogen tidak dapat menyingkirkan oksigen daripada oksida logam, hidrogen adalah kurang reaktif berbanding logam tersebut dalam siri kereaktifan logam. Maka, tiada tindak balas yang akan berlaku.

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

di bawah logam tersebut dalam siri kereaktifan logam. Hidrogen berada –––––––––––

129

m

below Hydrogen is ––––––––––– the metal in the reactivity series of metal.

Nila


d. Example / Contoh: The diagram below shows the set-up of apparatus used to determine the position of hydrogen in the reactivity series of metal. / Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas yang digunakan untuk menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam.

Metal oxide / Oksida logam Dry hyrogen gas

Gas hidrogen kering

Heat / Panaskan

The table below shows the observations of three experiments to determine the position of hydrogen in the reactivity series of metal. / Jadual di bawah menunjukkan pemerhatian bagi tiga eksperimen untuk menentukan kedudukan hidrogen dalam siri kereaktifan logam.

Experiment Eksperimen

I

II

III

Reactant

Observation

Bahan tindak balas

Hydrogen + oxide of X

Hidrogen + oksida X

Pemerhatian

- Oxide of X is black powder / Oksida X ialah serbuk hitam − Bright glow when heated with hydrogen gas / Nyalaan terang apabila dipanaskan dengan gas hidrogen

− Residue is brown powder / Baki adalah serbuk perang

Hidrogen + oksida Y

− Oxide Y is white powder / Oksida Y ialah serbuk putih − Oxide Y turns yellow when heated with hydrogen gas without glowing / Oksida Y menjadi kuning apabila dipanaskan dengan gas

Hydrogen + oxide of Z

− Oxide Z is yellow powder / Oksida Z ialah serbuk kuning − Faint glow when heated with hydrogen gas / Nyalaan malap apabila

Hydrogen + oxide of Y

Hidrogen + oksida Z

hidrogen tanpa nyalaan

− Residue is white powder / Baki adalah serbuk putih

dipanaskan dengan gas hidrogen

− Residue is grey solid / Baki adalah pepejal kelabu

Based on observations in the table above, arrange the reactivity of metals X, Y, Z and Hydrogen in ascending order. Explain your answer. Suggest a metal for X, Y and Z. / Berdasarkan pemerhatian dalam jadual di atas, susun kereaktifan logam X, Y, Z dan Hidrogen dalam aturan menaik. Terangkan jawapan anda. Cadangkan logam untuk X, Y dan Z.

Answer / Jawapan: X, Z, Hydrogen, Y Arrangement in ascending order / Susunan dalam aturan menaik: –––––––––––––––––––––––– Explanation / Penerangan: Experiment I / Eksperimen I more • Reaction between hydrogen and oxide of metal X occurs. Hydrogen is ––––––––––– reactive than metal X . The brown powder is metal X . metal X. Hydrogen has reduced oxide of metal X to ––––––––––– ––––––––––– lebih reaktif berbanding logam X . Tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam X berlaku. Hidrogen –––––– –––––––– ––– logam X . Serbuk perang ialah logam X Hidrogen telah menurunkan oksida bagi logam X kepada ––––––––––– –––––––––––. kuprum . copper . / Logam X ialah ––––––––––– • Metal X is ––––––––––– Experiment II / Eksperimen II less • Reaction between hydrogen and oxide of metal Y does not occur. Hydrogen is ––––––––––– reactive than metal Y yellow cold • Oxide of metal Y is ––––––––––– when hot and turns white when –––––––––––. kurang Tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam Y tidak berlaku. Hidrogen ––––––––––– reaktif berbanding kuning sejuk logam Y. Oksida bagi logam Y adalah ––––––––––– apabila panas dan putih apabila ––––––––––– . zink zinc • Metal Y is –––––––––––. / Logam Y ialah –––––––––––. Experiment III / Eksperimen III

m

•

Publica

n Sdn.

130

tio

d. Bh

Nil a

more reactive than metal Z. Hydrogen has eaction between hydrogen and oxide of metal Z occurs. Hydrogen is ––––––– R metal Z yellow grey . / Tindak balas antara reduced oxide of metal Z to –––––––– . Oxide of metal Z is ––––––– and metal Z is –––––– lebih hidrogen dengan oksida bagi logam Z berlaku. Hidrogen –––––– reaktif berbanding logam Z. Hidrogen telah menurunkan logam Z . Oksida bagi logam Z berwarna kuning dan logam Z berwarna kelabu . oksida bagi logam Z kepada ––––––––––– –––––––– ––––––


• •

plumbum . lead Metal Z is ––––––––––– . / Logam Z adalah ––––––––––– Reaction between hydrogen and oxide of metal X produces bright glow whereas reaction between hydrogen and more oxide of metal Z produces faint glow. Metal Z is ––––––––––– reactive than metal X.

Tindak balas antara hidrogen dengan oksida bagi logam X menghasilkan nyalaan terang manakala tindak balas antara lebih hidrogen dengan oksida bagi logam Z menghasilkan nyalaan malap. Logam Z ––––––––––– reaktif berbanding logam X.

5 Application of the reactivity series of metals: / Aplikasi siri kereaktifan logam: a. Most metals found naturally as minerals in the form of compounds such as oxides, sulphides, chlorides and carbonates are known as ores. Extraction of metals from their ores are: / Kebanyakan logam yang dijumpai secara semula jadi dalam bentuk sebatian seperti oksida, sulfida, klorida dan karbonat dikenali sebagai bijih galian. Cara pengekstrakan logam daripada bijih galiannya adalah:

K Na Ca Al

C

lebih reaktif berbanding karbon dalam siri kereaktifan logam boleh diekstrak daripada Logam yang ––––––– elektrolisis bijih yang lebur menggunakan elektrod karbon seperti: bijihnya dengan ––––––––––– ––––––– –––––––

(i) Extraction of aluminium metal from its molten oxide. aluminium daipada leburan oksidanya. Pengekstrakan logam –––––––––– molten chloride. (ii) Extraction of potassium, sodium and calcium from their leburan Pengekstrakan kalium, natrium dan kalsium daripada –––––––––– kloridanya.

below carbon in the reactivity series can be extracted from their • M etals that are located ores (metal oxide) using carbon. Carbon is released as carbon dioxide gas after the reaction: di bawah karbon dalam siri kereaktifan boleh diekstrak daipada bijihnya (logam Logam yang terletak ––––––––––

oksida) menggunakan karbon. Karbon dilepaskan sebagai gas karbon dioksida selepas tindak balas:

Metal oxide(s) + Carbon(s) → Metal(s) + Carbon dioxide(g) ↑

Logam oksida(p) + Karbon(p) → Logam(p) + Karbon dioksida(g) ↑

Fe Sn Pb

Hg Ag Au

reaktif plumum(Pb) daripada timahnya. Karbon lebih –––––––––– daripada logam-logam ini dan bertindak penurunan sebagai agen –––––––––– dalam proses pengekstrakan logam.

• T he extraction is carried out in a blast furnace . Hot air is pumped into the blast furnace to burn carbon and carbon monoxide is produced. In the blast furnace, a series of chemical reactions take relau bagas . Udara panas dipamkan ke place, for example: / Pengekstrakan ini dijalankan dalam ––––––––––––– dalam relau bagas untuk membakar karbon dan karbon monoksida terhasil. Dalam relau bagas, beberapa tindak balas kimia berlaku, contohnya:

2Fe2O3(s) + C(s) Fe2O3(s) + CO(g)

4Fe(s) + 3CO2(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)

hematite (Fe2O3) Iron, Fe is extracted from its ore, –––––––––––

hematit (Fe2O3) Ferum, Fe diekstrak daripada bijihnya, ––––––––– cassiterite (SnO2) Tin, Sn is extracted from its ore, ––––––––––– kaseterit (SnO2) Stanum, Sn diekstrak daripada bijihnya, –––––––––

• Less reactive metals are extracted by heating metal sulphides in the air. Logam yang kurang reaktif diekstrak dengan memanaskan logam sulfida di dalam udara. • Least reactive metals exist as free metals in the earth. Logam yang paling kuran reaktif wujud sebagai logam bebas di dalam tanah n io

Sdn. B

. hd

Publicat

H

• C arbon is widely used to extract iron(Fe), tin(Sn), zinc(Zn) and lead(Pb) from their ores. Carbon reactive reducing than these metals and act as agent in the metal extraction is more process. / Karbon digunakan secara meluas untuk mengekstrak ferum(Fe), timah(Sn), zink(Zn) dan

131

m

Zn

Cu

reactive than carbon in the reactivity series can be extracted from molten carbon of ores using electrode such as:

Nila

Reactivity towards oxygen increases / Kereaktifan terhadap oksigen meningkat

Mg

more • M etals that are their ores by electrolysis


more b. The empirical formula of metal oxide for a ––––––––––– reactive metal than hydrogen in the reactivity series such as magnesium can be determined by heating crucible ––––––––––– the metal strongly in a ––––––––––– as shown in the diagram lebih reaktif below: / Formula empirik bagi logam oksida untuk logam yang –––––– ––

berbanding hidrogen dalam siri kereaktifan seperti magnesium boleh ditentukan dengan memanaskan mangkuk pijar ––––––––––– logam dengan kuat dalam sebuah –––––––––––––––– seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:

Magnesium Magnesium

Heat

Panaskan

less c. The empirical formula of metal oxide for a ––––––––––– reactive metal than hydrogen such as copper(II) oxide hydrogen heated can be determined by passing ––––––––––– gas through strongly ––––––––––– metal oxides in a combustion kurang tube as shown in the diagram below. / Formula empirik bagi logam oksida untuk logam yang ––––––––––– reaktif hidrogen daripada hidrogen seperti kuprum(II) oksida boleh ditentukan dengan melalukan gas ––––––––––– melalui logam oksida dipanaskan dalan tabung pembakaran seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. yang –––––––––––

Copper(II) oxide Kuprum(II) oksida

Dry hyrogen gas

Gas hidrogen kering

Heat / Panaskan

EXERCISE / LATIHAN 1. Determine whether the following reactions occur. If the reaction occurs, mark ‘’ and if not, mark ‘’. Tentukan sama ada tindak balas berikut berlaku. Jika berlaku, tandakan ‘’ dan jika tidak, tandakan ‘’. a. Zinc oxide + Hydrogen ( 7 ) f. Iron(II) oxide + Hydrogen b. Hydrogen oxide + Copper ( 7 ) g. Carbon + Silver oxide c. Magnesium oxide + Carbon ( 7 ) h. Copper + Zinc oxide d. Aluminium + Carbon dioxide ( 3 ) i. Iron + Lead(II) oxide e. Silver + Hydrogen oxide ( 7 )

( 3 ( 3 ( 7 ( 3

) ) ) )

2. The diagram below shows the set-up of apparatus to investigate the reactivity of metal P, Q and R towards oxygen. Metal P, Q and R are heated strongly before the heating of potassium chlorate(V) powder. Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk mengkaji kereaktifan logam P, Q, dan R terhadap oksigen. Logam P, Q dan R dipanaskan dengan kuat sebelum pemanasan serbuk kalium klorat(V).

The observations are given below: / Pemerhatian-pemerhatian adalah seperti di bawah: Metal / Logam


P

Terbakar dengan nyalaan yang agak cerah. Baki adalah kuning apabila panas dan menjadi putih apabila sejuk.

Q R

Burns fairly bright. The residue is yellow when hot but turns white when cold.

Glows faintly. The residue is black.

Menyala dengan malap. Baki berwarna hitam.

Glows very bright. The residue is brown.

Menyala dengan amat cerah. Baki berwarna perang.

a. i. What is the function of potassium chlorate(V)? / Apakah fungsi kalium klorat(V)? To produce oxygen gas ii. What is the function of glass wool? / Apakah fungsi kapas kaca? To separate the potassium chlorate(V) and the metal powder.

m

Publica

n Sdn.

132

tio

d. Bh

Nil a


b. Based on the observations, arrange the metals P, Q and R in an ascending order of their reactivity.

Berdasarkan pemerhatian, susunkan P, Q dan R dalam susunan menaik mengikut kereaktifannya.

Q, R, P

c. State the name metals P and Q. / Nyatakan nama bagi logam-logam P dan Q. Zinc Metal Q / Logam Q: Metal P / Logam P:

Copper

d. The chemical formula for the oxide of metal R is R2 O3. This oxide can be reduced by hydrogen gas to form metal R.

Formula kimia bagi oksida untuk logam R ialah R2 O3. Oksida ini boleh diturunkan oleh gas hidrogen kepada logam R.

i. Write an equation for the reaction between R2 O3 and hydrogen. Tuliskan persamaan bagi tindak balas antara R2 O3 dengan hidrogen. R2O3 + 3H2 2R + 3H2O ii. State the name of oxidising agent in this reaction. / Nyatakan nama agen pengoksidaan dalam tindak balas ini. Oxide of metal R/ R oxide iii. Draw a labelled diagram of the apparatus that can be used to conduct this experiment.

Lukiskan gambar rajah berlabel yang boleh digunakan untuk menjalankan eksperimen ini. Oxide of metal Dry hydrogen gas

Heat

OBJECTIVE QUESTIONS / SOALAN OBJEKTIF 2

Rajah di bawah menunjukkan susunan radas bagi eksperimen penukaran ferum(II) sulfat kepada ferun(III) sulfat. Bahan X

Larutan ferum(II) sulfat

Larutan ferum(III) sulfat

Which of the following substances can be used as substance X? Antara berikut, yang manakah adalah bahan X? I Potassium iodide solution / Larutan kalium iodida II Chlorine water / Air klorin III Potassium bromide solution / Larutan kalium bromida IV Acidified potassium manganate(VII) solution Larutan kalium manganat(VII) berasid A

I and II only

B

I and IV only

I dan II sahaja I dan IV sahaja



C D

II and III only II dan III sahaja

III and IV only III dan IV sahaja

Na + O2 → Na2O

B

Na2O + H2O → 2NaOH

C

NaOH + HCl → NaCl + H2O

D

2NaCl + Pb(NO3)2 → PbCl2 + 2NaNO3

3 Which of the following are the oxidising agents? Antara berikut, yang manakah agen pengoksidaan? I Zinc / Zink II Magnesium / Magnesium III Chlorine water / Air klorin IV Acidified potassium dichromate(VI) solution Larutan kalium dikromat(VI) berasid 

A B

4

I and II only I dan II sahaja

I and IV only I dan IV sahaja

C D



Which of the following metals can prevent rusting when it is in contact with iron? Antara logam berikut, yang manakah boleh menghalang pengaratan apabila pengaratan apabila bersentuhan dengan besi? A B

Lead Plumbum

Silver Perak

C  D

Copper Kuprum

Magnesium Magnesium n io

Sdn. B

. hd

Publicat

Iron(III) sulphate solution

Antara berikut, yang manakah tindak balas redoks?

 A

Substance X

Iron(II) sulphate solution

Which of the following reactions is redox reaction?

133

m

The diagram below shows set-up of apparatus of an experiment to change iron(II) sulphate to iron(III) sulphate.

Nila

1


5

The diagram below shows the apparatus arrangement to investigate the oxidation and reduction in terms of the transfer of electron at a distance. / Rajah di bawah menunjukkan susunan

8 The diagram shows set-up of apparatus to study the effect of other metals on rusting of iron. / Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk mengkaji kesan logam lain ke atas pengaratan besi. Hot jelly + potassium hexacyanoferrate(III) + phenolphtalein

radas untuk mengkaji tindak balas pengoksidaan dan penurunan dari segi pemindahan elektron pada satu jarak.

Agar-agar panas + kalium heksasianoferat(III) + fenolftalein

G Carbon electrodes Elektrod karbon

P

Q

Iron nail + metal Q Paku besi + logam Q

Bromine water

Potassium iodide solution

Air bromin

Sulphuric acid Asid sulfurik

Experiment I

A

Iodide ion is the oxidising agent Ion Iodida adalah agen pengoksidaan

B

Oxidation number of bromine in bromine water increases from –1 to 0 / Nombor pengoksidaan bromin dalam air bromin bertambah dari –1 kepada 0

C

Oxidation number of iodine in potassium iodide increases from –1 to 0 / Nombor pengoksidaan iodin dalam kalium iodida bertambah dari –1 kepada 0

 D

Electrons flow from potassium iodide solution to bromine water through sulphuric acid Elektron mengalir dari kalium iodida kepada air bromin melalui asid sulfurik

Reaction mixture

Observation

Oxide of metal Z + metal X

Reaction occurs

Z oksida + logam X

Tindak balas berlaku

Pemerhatian

Oxide of metal Z + metal W

No reaction

Z oksida + logam W

Tiada tindak balas

Which of the following is the arrangement of metals W, X and Z in decreasing order of reactivity series of metals?

Antara berikut, yang manakah adalah susunan logam W, X dan Z dalam siri kereaktifan mengikut tertib menurun?

7

A

X, Z, W

B

X, W, Z



C

W, Z, X

D

Z, W, X

What is the oxidation number of chromium, Cr in Cr2O72– ion? Apakah nombor pengoksidaan kromium, Cr dalam ion Cr2O72– ?

Publica

tio

n Sdn.

134


A

+7

 C

+6

B

–7

D

–6

II

High intensity of pink colouration

High intensity of blue colouration

Keamatan warna merah jambu yang tinggi

Keamatan warna biru yang tinggi

Berdasarkan pemerhatian di atas, susunan menaik logam P, Q dan ferum dalam siri elektrokimia ialah

 A

Q, iron, P / Q, besi, P

C

P, iron, Q / P, besi, Q

B

P, Q, iron / P, Q, besi

D

Iron, P, Q / Besi, P, Q

9

I

Based on the above observation, the arrangement of metals P, Q and iron in ascending order in electrochemical series is

Jadual di bawah menunjukkan pemerhatian yang melibatkan tindak balas logam W, X dan Z dengan oksida logam yang berbeza. Campuran tindak balas

Eksperimen II

Experiment Experimen

The table below shows observartions for the reaction between metals W, X and Z with different oxides.

Experiment II

Eksperimen I

Antara berikut, yang manakah adalah betul tentang eksperimen di atas?

6

d. Bh

Nil a

Paku besi + logam P

Which of the following is true about this experiment?

m

Iron nail + metal P

Larutan kalium iodida

The table below shows the elelctron arrangement of atoms of element P, Q, R and S. Jadual di bawah menunjukkan susunan elektron dalam atom unsur P, Q, R dan S. Atom / Atom

P

Q

R

S

Electron arrangement Susunan elektron

2.8.1

2.8.2

2.8.6

2.8.7

Which of the elements above is the strongest reducing agent? Antara berikut, yang manakah agen penurunan paling kuat?  A B

C

P

D

Q

R S

10 The following ionic equation shows a redox reaction. Persamaan ion di bawah mewakili satu tindak balas redoks. 2Fe2+ + Br2 → 2Fe3+ + 2Br

Which of the following is true about the reaction? Antara pernyataan berikut, yang manakah benar berkaitan tindak balas di atas? A  B

Iron(III) ion, Fe3+ is reduced Ion ferum(III), Fe3+ diturunkan

Iron(II) ion, Fe2+ is oxidised

Ion ferum(II), Fe2+ dioksidakan

C

Bromine water is a reducing agent

D

Bromide ion is an oxidising agent

Air bromin merupakan agen penurunan Ion bromida merupakan agen pengoksidaan

4

THERMOCHEMISTRY Termokimia

ENERGY CHANGES IN CHEMICAL REACTIONS / PERUBAHAN TENAGA DALAM TINDAK BALAS KIMIA - State what exothermic and endothermic reactions are Menyatakan maksud tindak balas eksotermik dan endotermik - Identify exothermic and endothermic reactions Mengenal pasti tindak balas eksotermik dan endotermik - Give examples of exothermic and endothermic reactions Memberi contoh tindak balas eksotermik dan endotermik • Exothermic reaction - Understand that heat is absorbed when bonds are broken and heat is released when Tindak balas eksotermik bonds are formed / Memahami bahawa haba diserap semasa ikatan dipecahkan dan haba • Endothermic reaction Tindak balas endotermik

- - -

dibebaskan semasa ikatan dibentuk

Explain why ∆H is positive [endothermic] and ∆H is negative [exothermic] Menerangkan mengapa ∆H adalah positif [endotermik] dan ∆H adalah negatif [eksotermik]

Draw energy level diagrams for every type of reaction

Melukis gambar rajah aras tenaga untuk setiap jenis tindak balas

Describe the application of knowledge of exothermic and endothermic reactions in everyday life / Menghuraikan aplikasi pengetahuan tentang eksotermik dan endotermik dalam kehidupan seharian

 DETERMINE ∆H FOR CHEMISTRY REACTION / MENENTUKAN ∆H UNTUK TINDAK BALAS KIMIA • Heat of precipitation - State what energy change (H) and heat of reaction (∆H) are Haba pemendakan Menyatakan maksud perubahan tenaga (H) dan haba tindak balas (∆H) • Heat of displacement - State what heat of precipitation, displacement, neutralisation and combustion are Haba penyesaran • Heat of neutralisation Menyatakan maksud haba pemendakan, penyesaran, peneutralan dan pembakaran Haba peneutralan - Construct an energy level diagram for all the heat of reactions • Heat of combustion Melukis gambar rajah aras tenaga untuk semua jenis haba tindak balas Haba pembakaran  DESCRIBE THE EXPERIMENT TO DETERMINE / MENGHURAIKAN EKSPERIMEN UNTUK MENENTUKAN

• • • •

Heat of precipitation Haba pemendakan

Heat of displacement Haba penyesaran

Heat of neutralisation Haba peneutralan

Heat of combustion Haba pembakaran

- - -

Describe the experiment to determine the different heat of reaction Menghuraikan eksperimen untuk menentukan haba tindak balas yang berbeza

Draw a labelled diagram of the apparatus set-up for each experiment Lukiskan rajah berlabel bagi susunan alat radas untuk setiap eksperimen

Determine the value of m, x and θ from the experiment and use the formula H = mcθ and ∆H = H/x to calculate heat of reaction. / Menentukan nilai m, x dan θ dari eksperimen dan menggunakan formula H = mcθ dan ∆H = H/x untuk mengira haba tindak balas

- State the precautionary steps taken for each experiment Menyatakan langkah berjaga-jaga yang diambil dalam setiap eksperimen - Compare and explain the heat of neutralisation for the reaction between a strong acid and a strong alkali with the heat of neutralisation for a reaction between a weak acid and a weak alkali / Membanding dan menerangkan haba peneutralan antara tindak balas asid kuat dengan alkali kuat dan haba peneutralan antara asid lemah dengan alkali.

- Compare and explain the difference between heat of combustion of various alcohols Membanding dan menerangkan perbezaan haba pembakaran bagi alkohol yang berlainan

- Solve numerical problems related to the different heat of reaction Menyelesaikan masalah pengiraan berkaitan haba tindak balas  APPRECIATING THE EXISTENCE OF VARIOUS ENERGY SOURCES MENGHARGAI KEWUJUDAN PELBAGAI SUMBER TENAGA

- - -

Describe a variety of energy sources / Menghuraikan kepelbagaian sumber tenaga Identify various technologies used to harness energy Mengenal pasti pelbagai teknologi digunakan untuk memanfaatkan tenaga

Justify the use of a particular energy source / Mempertimbangkan penggunaan sumber tenaga tertentu


Energy Changes in Chemical Reactions / Perubahan Tenaga dalam Tindak Balas Kimia 1 Chemical energy is stored within the chemical bonds. During a chemical reaction, chemical bonds of the reactants are broken and new bonds in the products are formed. / Tenaga kimia disimpan di dalam bentuk ikatan kimia. Semasa tindak balas kimia, ikatan kimia dalam bahan tindak balas dipecahkan dan ikatan baru dalam hasil terbentuk.

absorbed to break the bonds in the reactants. a. Heat energy is –––––––––– diserap untuk memecahkan ikatan dalam bahan tindak balas. Tenaga haba ––––––––– released during bond formation in the products. b. Heat energy is –––––––––– dibebaskan semasa pembentukan ikatan dalam hasil tindak balas. Tenaga haba ––––––––– released or –––––––––– absorbed is in the form of ––––––––––––––– heat energy 2 Energy that is –––––––––– . The energy change (the difference between the energy of reactants and the products) in a chemical reaction is called heat of reaction, ∆H. / Tenaga yang dibebaskan atau ––––––––– diserap adalah dalam bentuk ––––––––––––––– tenaga haba . Perubahan tenaga (perbezaan antara tenaga bahan ––––––––– dengan hasil) dalam tindak balas kimia dipanggil haba tindak balas, ∆H.

3 Heat of reaction (∆H) is the energy change when one mole of reactant reacts or when one mole of product is formed: Haba tindak balas (∆H) adalah perubahan tenaga apabila satu mol bahan bertindak balas atau satu mol hasil terbentuk:

∆H = Total energy content of products – total energy content of reactants Jumlah kandungan tenaga hasil tindak balas – jumlah kandungan tenaga bahan tindak balas ∆H = Hproducts – Hreactants / Hhasil – Hbahan

4 Two types of reactions that occur are: / Dua jenis tindak balas yang berlaku adalah: a. exothermic reaction / tindak balas eksotermik b. endothermic reaction / tindak balas endotermik 5 Exothermic reaction / Tindak balas eksotermik: a. Example of reaction / Contoh tindak balas: 2H2 + O2 → 2H2O, ∆H = –486 kJ Bonds are broken in the reactants:

Ikatan diputuskan dalam bahan tindak balas:

Heat is absorbed haba diserap

(+1 370 kJ heat energy absorbed)

(+1 370 kJ tenaga haba diserap)

Heat is released haba dibebaskan

Bonds are formed in the products: Ikatan terbentuk dalam hasil tindak balas:

(–1 856 kJ heat energy released) (–1 856 kJ tenaga haba dibebaskan)

Energy change, ΔH = + 1 370 kJ – 1 856 kJ = –486 kJ

Perubahan tenaga, ΔH = + 1 370 kJ – 1 856 kJ = –486 kJ

i. The value of ∆H is – 486 kJ. / Nilai ∆H ialah – 486 kJ. greater than heat absorbed for bond breaking. / Tenaga haba yang ii. The heat released from bond formation is –––––––––– tinggi dibebaskan dari pembentukan ikatan lebih ––––––––– daripada haba yang diserap semasa pemecahan ikatan.

m

Publica

n Sdn.

136

tio

d. Bh

Nil a

released . iii . A negative sign for ∆H shows that heat is –––––––––– dibebaskan . Tanda negatif untuk ∆H menunjukkan bahawa haba –––––––––


6 Energy Change in Exothermic Reaction / Perubahan Tenaga dalam Tindak Balas Eksotermik a. Energy profile diagram for exothermic reactions: / Ganbar rajah profil tenaga untuk Tindak Balas Eksotermik: Interpretation / Tafsiran: heat energy absorbed for bonds breaking in • The quantity of ––––––––––––––––––––– lower heat energy released the reactants is –––––––––– than ––––––––––––––––––––– for the formation of bonds in the products. Energy tenaga haba yang diserap Kuantiti ––––––––––––––––––––––––– untuk pemecahan ikatan dalam Tenaga rendah daripada ––––––––––––––––––––––––– tenaga haba yang dibebaskan bahan adalah lebih ––––––– untuk pembentukan ikatan dalam hasil.

•

Heat energy is absorbed (+ve)

Heat energy is released (-ve)

Tenaga haba diserap (+if)

Reactants

Bahan tindak balas

∆H is negative ∆H adalah negatif

•

Tenaga haba dilepaskan (-ve)

• •

Products

Hasil tindak balas

•

Weak strong bonds are broken and –––––––––– bonds are –––––––––– lemah dipecahkan dan ikatan ––––––– kuat dibentuk. formed. / Ikatan ––––––– Heat of reaction, ∆H is the difference between heat energy absorbed and heat energy released when 1 mole of reactant react, 1 mole of product is formed. / Haba tindak balas, ∆H ialah perbezaan antara tenaga haba yang dibebaskan dan tenaga haba yang diserap apabila 1 mol bahan bertindak balas atau 1 mol hasil terbentuk. negatif . negative . / Tanda bagi ∆H adalah ––––––––– The sign of ∆H is ––––––––––

released to the surroundings, temperature Heat energy is –––––––––– increases . (Surroundings include the reaction of the surroundings –––––––––– solution, container and the air). dibebaskan ke persekitaran, suhu persekitaran ––––––––– naik Tenaga haba ––––––––– . (Persekitaran termasuklah larutan bahan tindak balas, bekas dan udara) Energy change: / Perubahan tenaga:

Chemical energy → –––––––––– Heat energy ––––––––––

kimia haba Tenaga ––––––––– → Tenaga –––––––––

b. Energy level diagram for exothermic reactions: / Gambar rajah aras tenaga untuk tindak balas eksotermik: Energy / Tenaga Reactants / Bahan tindak balas ∆H is negative (heat is released)

∆H adalah negatif (haba yang dibebaskan)

Products / Hasil tindak balas

i. ii.

Energy level diagram shows the total energy content of the reactants compared to the products. Gambar rajah aras tenaga menunjukkan jumlah kandungan tenaga bahan berbanding dengan hasil.

Total energy content of the products is less than total energy of the reactants. Jumlah kandungan tenaga hasil kurang daripada jumlah kandungan tenaga bahan.

41

Excess zinc powder / Serbuk zink berlebihan

34

35

36

37

38

39

Suhu meningkat

40

Temperature increases

42

43

7 Examples of exothermic reactions: / Contoh tindak balas eksotermik: a. Reaction between zinc and copper(II) sulphate / Tindak balas antara zink dengan kuprum(II) sulfat

Heat

Haba

Copper(II) sulphate solution / Larutan kuprum(II) sulfat Heat Haba

n io

Sdn. B

. hd

137

m

Publicat

Heat energy is released to the surroundings / Tenaga haba dibebaskan kepada persekitaran

Nila


b. Complete following table: / Lengkapkan jadual berikut: Exothermic reaction

Example of chemical equation for the reaction

Tindak balas eksotermik

Contoh persamaan kimia untuk tindak balas

Neutralisation / Peneutralan

2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O

Tindak balas antara asid dengan logam

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

Reaction between acids and metals

Reaction between acids and carbonate

Tindak balas antara asid dengan karbonat logam

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Combustion of alcohol / Pembakaran alkohol

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Dissolving sodium hydroxide/potassium hydroxide in water / Melarutkan natrium/kalium hidroksida dalam air

Dissolving anhydrous salt such as copper(II) sulphate in water / Melarutkan garam kontang seperti kuprum(II) sulfat dalam air

Adding water to concentrated acid

NaOH(s)

CuSO4(s)

H2SO4(aq)

Menambahkan air kepada asid pekat

H2O H2O

Na+ (aq) + OH–(aq) Cu2+(aq) + SO42–(aq)

H2O

2H+ (aq) + SO42–(aq)

8 Energy Change in Endothermic Reaction: / Perubahan Tenaga dalam Tindak Balas Endotermik: a. Energy profile diagram for endothermic reactions: / Gambar rajah profil tenaga untuk tindak balas endotermik:

Energy Tenaga

Interpretation / Tafsiran: heat energy absorbed for bonds breaking in the • The quantity of ––––––––––––––––––––– higher heat energy released reactants is –––––––––– than ––––––––––––––––––––– from the tenaga haba diserap formation of bonds in the products. / Kuantiti –––––––––––––––––

Heat energy is released (-ve)

Tenaga haba dilepaskan (-ve)

• •

Products

untuk pemecahan ikatan dalam bahan lebih tinggi daripada tenaga haba dibebaskan dari pembentukan ikatan dalam hasil. –––––––––––––––––––––––

Strong weak bonds are broken and –––––––––– bonds are formed. –––––––––– kuat lemah Ikatan ––––––––– dipecahkan dan ikatan ––––––––– dibentuk. absorbed from the surroundings, temperature of Heat is –––––––––– decreases (Surrounding include the the surrounding –––––––––– reaction solution, container and the air).

Hasil tindak balas

Tenaga haba diserap (+if)

∆H positive

diserap dari persekitaran, suhu persekitaran ––––––––– menurun Haba ––––––––– (Persekitaran termasuklah larutan bahan tindak balas, bekas dan udara).

•

Reactants

positif

Heat of reaction, ∆H is the difference between heat energy absorbed and heat energy released.

Haba tindak balas, ∆H adalah perbezaan antara tenaga haba yang diserap dengan tenaga haba yang dibebaskan. positif positive . / Tanda untuk ∆H adalah ––––––––– The sign of ∆H is –––––––––– Energy change: / Perubahan tenaga:

Heat energy is absorbed (+ve)

Bahan tindak balas

• • Heat Chemical energy –––––––––– energy → –––––––––– haba kimia Tenaga ––––––––– → Tenaga ––––––––– b. Energy level diagram for endothermic reactions: / Gambar rajah aras tenaga untuk tindak balas endotermik: Energy / Tenaga Products / Hasil tindak balas Reactants

Bahan tindak balas

∆H is positive (heat is absorbed) ∆H adalah positif (haba yang diserap)

m

Publica

n Sdn.

138

tio

d. Bh

Nil a

i. Total energy content of the products is greater than total energy of the reactants. Jumlah kandungan tenaga hasil lebih daripada jumlah kandungan tenaga bahan.


41

Ammonium nitrate Ammonium nitrat

Water / Air

34

35

36

37

38

39

Suhu menurun

40

Temperature decreases

42

43

9 Examples of endothermic reactions: / Contoh tindak balas endotermik: a. Dissolving ammonium nitrate in water / Melarutkan ammonium nitrat dalam air

Heat / Haba

Heat / Haba

Heat energy is absorbed from the surroundings Tenaga haba diserap dari persekitaran

b. Complete the following table / Lengkapkan jadual di bawah: Endothermic reaction

Example of chemical equation for the reaction

Tindak balas endotermik

Contoh persamaan kimia untuk tindak balas

Dissolving ammonium salts/nitrate salts in water Melarutkan garam ammonium/nitrat dalam air

Decomposition of nitrate and carbonate salt when heated Penguraian garam nitrat atau karbonat apabila dipanaskan

H2O

NH4NO3(s)

NH4+ (aq) + NO3– (aq)

∆

2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2

∆ Decomposition of hydrated salt to anhydrous salt and water CuSO .5H O(s) → CuSO4(s) + 5H2O(l) when heated / Penguraian garam terhidrat kepada garam kontang 4 2 (blue) (white) dan air apabila dipanaskan

10 Application of knowledge of exothermic and endothermic reactions in everyday life Aplikasi tindak balas eksotermik dan endotermik dalam kehidupan seharian a. Hot packs / Pek panas: exothermic reaction. i. Contain chemicals that release heat, application of –––––––––– eksotermik . Mengandungi bahan kimia yang membebaskan haba, aplikasi bagi tindak balas ––––––––– ii. It is a plastic bag containing separate compartments of water and anhydrous calcium chloride. The anhydrous release heat, thus causing the temperature to –––––––––– increase . calcium chloride dissolves in water to –––––––––– Ia adalah beg plastik yang mengandungi ruang berasingan air dan kalsium klorida kontang. Kalsium klorida kontang larut membebaskan haba yang seterusnya menyebabkan suhu ––––––––– naik dalam air dan ––––––––––––– .

CaCl2(s)

H2O

Ca2+(aq) + 2Cl–(aq)

∆ H = – 83 kJ mol–1

iii. Other substances that can be used in a hot pack are anhydrous magnesium sulphate, anhydrous copper(II) sulphate and calcium oxide. / Bahan lain yang boleh digunakan dalam pek panas adalah magnesium sulfat kontang, kuprum(II) sulfat kontang dan kalsium oksida.

iv. A reusable hot pack uses supersaturated solution of sodium ethanoate crystallisation and resolution. Pek panas yang boleh dipakai semula menggunakan larutan tepu natrium etanoat yang akan menghablur. b. Cold packs / Pek sejuk: endothermic reaction. i. Contain chemicals that absorb heat, application of –––––––––– Mengandungi bahan kima yang menyerap haba, aplikasi bagi tindak balas –––––––––––– endotermik . ii. It is a plastic bag containing separate compartments of water and solid ammonium nitrate. The solid ammonium absorb decrease . nitrate dissolves in water to –––––––––– heat, thus causing the temperature to –––––––––– Ia adalah beg plastik yang mengandungi ruang yang berasingan air dan pepejal ammonium nitrat. Pepejal ammonium nitrat menyerap haba yang seterusnya menyebabkan suhu ––––––––– menurun . larut dalam air –––––––––

H 2O NH4NO3(s) NH4+ (aq) + NO3– (aq) ∆H = + 26 kJ mol–1 iii. Other substances that can be used in a cold pack are ammonium chloride, potassium nitrate and sodium thiosulphate. / Bahan lain yang boleh digunakan dalam pek sejuk adalah ammonium klorida, kalium nitrat dan natrium n io

Sdn. B

. hd

139

m

Publicat

tiosulfat.

Nila


EXERCISE / LATIHAN 1 Construct energy profile diagram for the following thermochemical equations: Lukis gambar rajah profil tenaga untuk persamaan termokimia berikut: a. HCl + NaOH NaCl + H2O ∆H = –57 kJ mol–1 H 2O b. NH4NO3(s) NH4+ (aq) + NO3–(aq) ∆ H = +26 kJ mol–1 Give three statements to interpret the energy profile diagrams that you have constructed. Berikan tiga pernyataan untuk mentafsirkan gambar rajah profil tenaga yang telah dilukis.

Answer / Jawapan: a. Energy level diagram / Gambar rajah aras tenaga: Energy HC1 + NaOH

∆H = –57 kJ mol-1 NaC1 + H2O

Interpretation / Tafsiran: exothermic . i. The reaction between hydrochloric acid and sodium hydroxide is –––––––––– eksotermik . Tindak balas antara asid hdroklorik dengan natrium hidroksida adalah ––––––––– ii. When one mole of hydrochloric acid reacts with one mole of sodium hydroxide to produce one mole of sodium released is 57 kJ. chloride and one mole of water, the quantity of heat –––––––––– Apabila satu mol asid hidroklorik bertindak balas dengan satu mol natrium hidroksida menghasilkan satu mol natrium dibebaskan ialah 57 kJ. klorida dan satu mol air, kuantiti haba yang ––––––––– total more iii. The –––––––––– energy of 1 mole of hydrochloric acid and 1 mole of sodium hydroxide is –––––––––– than total difference in energy is 57 kJ. the –––––––––– energy of 1 mole of sodium chloride and 1 mole of water. The –––––––––– Jumlah jumlah tenaga 1 mol tenaga bagi 1 mol asid hidroklorik dan 1 mol natrium hidroksida lebih daripada ––––––––– ––––––––– Perbezaan tenaga adalah 57 kJ. natrium klorida dan 1 mol air. ––––––––– b. Energy level diagram / Gambar rajah aras tenaga: Energy NH4+ (aq) + NO3– (aq) ∆H = +26 kJ mol-1 NH4NO3(s)

Interpretation / Tafsiran: endotermik . endothermic . / Melarutkan ammonium nitrat dalam air adalah ––––––––– i. Dissolving ammonium nitrate in water is –––––––––– absorbed is 26 kJ. ii. When one mole of ammonium nitrate dissolves in water, the quantity of heat –––––––––– diserap ialah 26 kJ. Apabila satu mol ammonium nitrat larut dalam air, kuantiti haba yang ––––––––– total less total energy of iii. The –––––––––– energy of 1 mole of solid ammonium nitrate is –––––––––– than the ––––––– Jumlah tenaga bagi 1 mol pepejal ammonium difference in energy is 26 kJ. / ––––––– ammonium nitrate solution. The ––––––––––

m

Publica

n Sdn.

140

tio

d. Bh

Nil a

kurang daripada ––––––– jumlah tenaga 1 mol larutan ammonium nitrat. ––––––––– Perbezaan tenaga adalah 26 kJ. nitrat adalah –––––––––


2 The diagram below shows the energy level of reaction I and II. Gambar rajah di bawah menunjukkan aras tenaga bagi tindak balas I dan II. Energy / Tenaga

Energy / Tenaga 2NO2(g)

Zn + CuSO4 ∆H = –210 kJ mol-1

∆H = +66 kJ mol-1

ZnSO4 + Cu

N2 (g) + 2O2 (g)

Reaction I / Tindak balas I

Reaction II / Tindak balas II

Based on the diagram above, compare the energy level diagram in reaction I and reaction II.

Berdasarkan gambar rajah di atas, bandingkan rajah aras tenaga tindak balas I dan tindak balas II.

Answer / Jawapan: endotermik manakala tindak endothermic while reaction II is –––––––––––– exothermic . / Tindak balas I adalah ––––––––––– i. Reaction I is –––––––––––– eksotermik balas II adalah –––––––––––––. absorbed from released to ii. Heat is ––––––––––––––––– the surrounding in reaction I while heat is ––––––––––––––––– the surrounding in diserap dari dibebaskan ke persekitaran dalam reaction II. Haba ––––––––––––– persekitaran dalam tindak balas I manakala haba ––––––––––––– tindak balas II.

lower iii. The total energy content of 1 mole of nitrogen gas and 2 moles of oxygen gas is –––––––––– than the total energy content of 2 moles of nitrogen dioxide in reaction I. The total energy of the content of 1 mole of zinc and 1 mole of higher copper(II) sulphate is –––––––––– than the total energy content of 1 mole of zinc sulphate and 1 mole of copper in reaction II. rendah daripada jumlah kandungan Jumlah kandungan tenaga 1 mol gas nitrogen dan 2 mol gas oksigen lebih ––––––––––––– tenaga 2 mol nitrogen dioksida dalam tindak balas I. Jumlah kandungan tenaga 1 mol zink dan 1 mol kuprum(II) sulfat lebih tinggi daripada jumlah tenaga 1 mol zink sulfat dan 1 mol kuprum dalam tindak balas II. –––––––––––––

absorbed during reaction I is –––––––––– 66 kJ iv. The quantity of heat –––––––––– (heat of reaction is +66 kJ mol–1) while the released during reaction II is –––––––––––– 210 kJ quantity of heat –––––––––– (heat of reaction is –210 kJ mol–1). diserap 66 kJ Kuantiti haba yang –––––––––– semasa tindak balas I adalah –––––––––– (haba tindak balas ialah +66 kJ mol–1) manakala dibebaskan semasa tindak balas II adalah ––––––––– 210 kJ (haba tindak balas ialah –210 kJ mol–1). kuantiti haba yang ––––––––––

Determination of The Heat of Reaction (∆H) / Penentuan Haba Tindak Balas (∆H) 1 Four types of heat of reaction, depending on the type of reaction: Empat jenis haba tindak balas mengikut jenis tindak balas: a. Heat precipitation from precipitation reaction / Haba pemendakan dari tindak balas pemendakan: Precipitation reaction occurs when two solutions containing cations and anions of insoluble salts added together. This reaction is used to prepare any insoluble salt. / Tindak balas pemendakan berlaku apabila dua larutan mengandungi Insoluble silver chloride salt is prepared by adding silver nitrate solution (contains Ag+) with sodium chloride solution (contains Cl–). / Argentum klorida yang tidak larut disediakan dengan menambahkan larutan argentum nitrat (mengandungi Ag+ ) dengan larutan natrium klorida (mengandungi Cl–).

Sodium chloride solution Larutan natrium klorida

Silver chloride / Argentum klorida n io

Sdn. B

. hd

Publicat

Larutan argentum nitrat

141

m

Silver nitrate solution

Nila

kation dan anion garam tak larut dicampur bersama. Tindak balas ini digunakan untuk menyediakan garam tak larut. Example / Contoh:


Balanced equation / Persamaan kimia: AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl (s) + NaNO3(aq) Ionic equation / Persamaan ion: Ag+ + Cl– → AgCl Heat of precipitation is heat change when 1 mole of a precipitate is formed from its ions in aqueous solution. Haba pemendakan ialah perubahan haba apabila 1 mol mendakan terbentuk dari ion-ionnya dalam larutan akueus.

b. Heat of displacement from displacement reaction: / Haba penyesaran daripada tindak balas penyesaran: Displacement reaction occurs when a metal which is situated at a higher position (higher tendency to release electron) in the electrochemical series displace a metal below it from its salt solution. Tindak balas penyesaran berlaku apabila logam yang berada di kedudukan yang lebih tinggi (lebih cenderung melepaskan elektron) dalam siri elektrokimia menyesar logam di bawahnya dari larutan garamnya.

Example / Contoh: Excess of zinc powder is added into copper(II) sulphate solution. Copper is displaced by zinc from copper(II) sulphate solution. / Serbuk zink berlebihan ditambah kepada larutan kuprum(II) sulfat. Kuprum disesar oleh zink daripada

Zinc powder / Serbuk zink

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

larutan kuprum(II) sulfat.

Copper(II) sulphate solution

Larutan kuprum(II) sulfat

Balanced equation / Persamaan kimia: Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) Ionic equation / Persamaan ion: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu Heat of displacement is heat change when 1 mole of a metal is displaced from its salt solution by a more electropositive metal. / Haba penyesaran ialah perubahan haba apabila 1 mol logam disesarkan dari larutan garamnya oleh logam yang lebih elektropositif.

c. Heat of neutralisation from neutralisation reaction / Haba peneutralan daripada tindak balas peneutralan: Neutralisation is the reaction between an acid and a base to form only salt and water.

Peneutralan ialah tindak balas antara asid dan bes menghasilkan garam dan air sahaja.

Example / Contoh: Hydrochloric acid is added into sodium hydroxide solution. / Asid hidroklorik ditambah ke dalam larutan natrium

Balanced equation / Persamaan kimia: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) Ionic equation / Persamaan ion: H+ + OH– → H2O Heat of neutralisation is heat released when 1 mole of water is formed from neutralisation of acid with an alkali.

hidroksida.

Haba peneutralan ialah haba yang dibebaskan apabila 1 mol air terbentuk dari peneutralan asid dan alkali.

d. Heat of combustion from combustion of any fuel: Haba pembakaran daripada pembakaran sebarang bahan api: Combustion is a reaction when a substance burns completely in the excess oxygen. / Tindak balas pembakaran

adalah tindak balas yang berlaku apabila bahan terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan.

Example / Contoh: Combustion of ethanol in excess of oxygen produces carbon dioxide and water. Pembakaran etanol dalam oksigen berlebihan menghasilkan karbon dioksida dan air.

Balanced equation / Persamaan kimia: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O Heat of combustion is heat released when 1 mole of fuel is burnt completely in excess oxygen under standard conditions. / Haba pembakaran ialah haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan api terbakar lengkap dalam oksigen

m

Publica

n Sdn.

142

tio

d. Bh

Nil a

berlebihan di bawah keadaan piawai.


2 Complete the following table. / Lengkapkan jadual di bawah.

Haba pemendakan

Heat of displacement

Haba penyesaran

Contoh

Heat of precipitation is heat change when 1 mole of precipitate is formed from its ions in aqueous solution.

Thermochemical equation / Persamaan termokimia: Pb(NO3)2(aq) + Na2SO4(aq) → PbSO4(s) + 2NaNO3(aq) ∆H = –50.4 kJ mol–1 Ionic equation / Persamaan ion: Pb2+ + SO42– → PbSO4 lead(II) ions • 50.4 kJ heat energy is released when 1 mole of ––––––––––––––––– reacted sulphate ions to form 1 mole of ––––––––––––––––– lead(II) sulphate . with 1 mole of –––––––––––– plumbum(II) ion bertindak balas 50.4 kJ tenaga haba dibebaskan apabila 1 mol –––––––––––––– Haba plumbum(II) sulfat . ion sulfat untuk membentuk 1 mol ––––––––––––––––– dengan 1 mol ––––––––––– pemendakan ialah Energy level diagram / Gambar rajah aras tenaga: perubahan haba apabila 1 mol mendakan terbentuk dari ion-ionnya dalam larutan akueus.

ii.

Example

Heat of displacement is heat change when 1 mole of a metal is displaced from its solution by a more electropositive metal.

Haba penyesaran ialah perubahan haba apabila 1 mol logam disesarkan dari larutan garamnya oleh logam yang lebih elektropositif.

iii. Heat of neutralisation

Heat of neutralisation Haba peneutralan is heat released when 1 mole of water is formed from neutralisation of acid with an alkali.

Haba peneutralan ialah haba yang dibebaskan apabila 1 mol air terbentuk dari peneutralan asid dan alkali.

Energy / Tenaga Pb2+(aq) + SO42– (aq)

∆H = –50.4 kJ mol–1 PbSO4(s)

Thermochemical equation / Persamaan termokimia: Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) ∆H = –217 kJ mol–1 Ionic equation / Persamaan ion: Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu released copper • 217 kJ heat energy is –––––––––––– when 1 mole of –––––––––––– is copper(II) sulphate solution by ––––––– zinc . displaced from ––––––––––––––––– dibebaskan apabila 1 mol ––––––––––– kuprum 217 kJ tenaga haba ––––––––––– disesarkan kuprum(II) sulfat oleh zink. dari ––––––––––––––– Energy level diagram / Gambar rajah aras tenaga: Energy / Tenaga Cu2+(aq) + Zn(s) ∆H = –217 kJ mol–1 Zn2+(aq) + Cu(s)

Thermochemical equation / Persamaan termokimia: KOH(aq) + HNO3(aq)→ KNO3(aq) + H2O(l) ∆H = –57 kJ mol–1 Ionic equation / Persamaan ion: H+ + OH– → H2O released water • 57 kJ heat energy is –––––––––––– when 1 mol of –––––––––––– formed nitric acid . potassium hydroxide with –––––––––––– from neutralisation of –––––––––––––––––––– dibebaskan air 57 kJ haba ––––––––––– apabila 1 mol ––––––––––– terbentuk dari kalium hidroksida dengan ––––––––––––––– asid nitrik peneutralan ––––––––––––––– .

Energy level diagram / Gambar rajah aras tenaga: Energy / Tenaga H+(aq) + OH–(aq) ∆H = –57 kJ mol–1 H2O

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

Heat of precipitation

Definisi

143

m

i.

Definition

Nila

Heat of reaction No. Haba tindak balas


iv. Heat of Combustion Haba Pembakaran

Heat of combustion is heat released when 1 mole of fuel is burnt completely in excess oxygen.

Haba pembakaran ialah haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan api terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan.

Thermochemical equation / Persamaan termokimia: C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3O2 ∆H = –1 366 kJ mol–1 released ethanol • 1 366 kJ heat energy is –––––––––––– when one mole of –––––––––––– completely in ––––––––––––––––– excess oxygen is burnt –––––––––––– . dibebaskan apabila 1 mol etanol dibakar ––––––––––– lengkap 1 366 kJ tenaga haba –––––––––––– oksigen berlebihan dalam ––––––––––––––––––––– .

Energy level diagram / Gambar rajah aras tenaga: Energy / Tenaga C2H5OH + 3O2

∆H = –1 366 kJ mol–1 2CO2 + 3O2

3 Method of calculating Heat of Reaction, ∆H: / Kaedah pengiraan Haba Tindak Balas, ∆H: a. Quantity of heat change in a substance depends on / Kuantiti perubahan haba dalam bahan bergantung pada: i. Mass of substance (m in grams) / Jisim bahan (m dalam gram) ii. Specific heat capacity of a substance (c in J g–1 oC–1 ) / Muatan haba tentu bahan (c dalam J g–1 °C–1) iii. Temperature change (θºC) / Perubahan suhu (θºC) b. For a chemical reaction that occurs in an aqueous solution (precipitation, displacement of metal and neutralisation), assumptions are made during the calculation of heat of reaction:

Untuk tindak balas kimia yang berlaku dalam larutan akueus (pemendakan, penyesaran logam dan peneutralan) anggapan dibuat semasa pengiraan haba tindak balas:

i. ii. iii.

Density of aqueous solution is equal to the density of water = 1 g cm–3, for example: Ketumpatan larutan akueus sama dengan ketumpatan air = 1 g cm–3, contoh: • 1 cm3 of aqueous solution has a mass of 1 g / 1 cm3 larutan akueus mempunyai jisim 1 g • 2 cm3 of aqueous solution has a mass of 2 g / 2 cm3 larutan akueus mempunyai jisim 2 g • m cm3 of aqueous solution has a mass of m g / m cm3 larutan akueus mempunyai jisim m g Specific heat capacity of solution = Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1 ºC–1 Muatan haba tentu bahan larutan = Muatan haba tentu bahan air = 4.2 J g-1 ºC-1

No heat lost to the surroundings, all heat released in an exothermic reaction is absorbed into the reaction mixture. / Tiada haba hilang ke persekitaran, semua haba terbebas dalam tindak balas eksotermik diserap dalam campuran tindak balas.

Heat change, H / Perubahan haba, H The heat change, H in a reaction can be calculated with the following formula Perubahan haba, H dalam tindak balas boleh dikira dengan formula berikut: Heat change (H) / Perubahan haba (H) = mcθ J where / di mana m = mass of the solution in gram / jisim larutan dalam gram c = specific heat capacity of solution in J g–1 oC–1 / muatan haba tentu larutan dalam J g–1 °C–1 θ = temperature change in ºC / perubahan suhu dalam ºC d. Heat of reaction , ∆H / Haba tindak balas, ∆H i. Heat of reaction (∆H) is the energy change when one mole of reactant reacts or when one mole of product is formed. Haba tindak balas (∆H) ialah perubahan tenaga apabila satu mol bahan bertindak balas atau satu mol hasil terbentuk. X mol of reactant/product absorbs/releases H J of heat energy / X mol of bahan/hasil menyerap/membebaskan H J c.

tenaga

m

Publica

n Sdn.

144

tio

d. Bh

Nil a

H J mol-1 X X = number of moles of reactant/product

1 mol of reactant/ product absorbs/releases / 1 mol of bahan/hasil menyerap/membebaskan

HJ ⇒ ∆H (heat of reaction) / ∆H (Haba tindak balas) = +/– , X mol

bilangan mol bahan/hasil


Note / Catatan: negative for exothermic reaction (temperature –––––––––– increases ). i. The sign of ∆H is –––––––––– negatif untuk tindak balas eksotermik ( ––––––––––––––– suhu menaik Tanda ∆H adalah ––––––––– ). positive decreases ii. The sign of ∆H is –––––––––– for endothermic reaction (temperature –––––––––– ). positif suhu menurun Tanda ∆H adalah ––––––––– untuk tindak balas endotermik ( ––––––––––––––– ). iii. The unit for heat of reaction is kJ mol–1. / Unit untuk haba tindak balas ialah kJ mol–1. e. Heat of combustion of fuel is determined by burning of a known mass of fuel (such as ethanol). The heat released from the burning of alcohol is used to increase the temperature of certain volume of water. Haba pembakaran bahan api ditentukan dengan pembakaran jisim bahan api yang diketahui (seperti etanol). Haba yang dibebaskan dari pembakaran etanol digunakan untuk memanaskan suhu isi padu tertentu air.

Example / Contoh: 60 cm3 of 0.25 mol dm–3 silver nitrate solution reacts with 60 cm3 of 0.25 mol dm–3 potassium bromide solution with an average temperature of 29oC. A yellow precipitate was formed and the highest temperature reached is 32oC. Determine the heat of reaction, ∆H. / 60 cm3 larutan argentum nitrat 0.25 mol dm–3 bertindak balas dengan 60 cm3 larutan kalium bromida 0.25 mol dm–3 dengan suhu purata 29°C . Mendakan kuning terbentuk dan suhu tertinggi dicapai ialah 32ºC. Tentukan haba tindak balas, ∆H.

Solution / Penyelesaian: Steps / Langkah-langkah

Calculation / Pengiraan

Step 1

: Determine the mass of the solution, m (Density of aqueous solution = 1 g cm–3 )

Mass of the solution, m = (60 cm3 + 60 cm3) × 1 g cm-3 Jisim larutan, m = 120 g

Step 2

: Determine the temperature change, θ

Temperature change, θ = (32 – 29)°C = 3°C

Step 3

: Determine the heat released, H (Specific heat capacity of solution = 4.2 Jg–1 ºC–1)

H = mcθ J H = 120 g × 4.2 J g–1 oC– × 3°C = 1 512 J

Langkah 3 : Tentukan haba yang dibebaskan, H (Muatan haba tentu larutan = 4.2 J g-1 °C-1)

Step 4 : Determine the number of moles of silver bromide precipitated (x)

Langkah 4 : Tentukan bilangan mol argentum bromida yang termendak (x)

Perubahan suhu, θ

AgNO3(aq) + KBr (aq) → AgBr(s) + KNO3(aq) or / atau Ag+ + Br– → AgBr 60 No of moles of Ag+ = dm3 × 0.25 mol dm-3 1 000 Bil mol Ag+

= 0.015 mol 60 No of moles of Br– = dm3 × 0.25 mol dm–3 – 1 000 Bil mol Br = 0.015 mol From the equation / Daripada persamaan: 1 mole of Ag+ ions reacts with 1 mole Br- ions to form 1 mole of AgBr

1 mol ion Ag+ bertindak balas dengan 1 mol ion Br– membentuk 1 mol AgBr

0.015 mole of Ag+ ions reacts with 0.015 mole Br- ions to form 0.015 mole AgBr x = 0.015 0.015 mol ion Ag+ bertindak balas dengan 0.015 mol ion Br– membentuk 0.015 mol AgBr x = 0.015

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

Langkah 2 : Tentukan perubahan suhu, θ

145

m

Langkah 1 : Tentukan jisim larutan, m (Ketumpatan larutan akueus = 1 g cm-3)

Nila


Step 5

: Determine the heat of reaction (∆H)

Langkah 5 : Tentukan haba tindak balas (∆H)

∆ H = – H (negative because heat is released to the X surrounding or temperature increases) (negatif sebab haba dibebaskan ke

Draw the energy level diagram Lukis gambar rajah aras tenaga

persekitaran atau suhu menaik)

1 512 0.015 mol

= –

= –100.8 kJ mol–1 Energy AgNO3(ag) + KBr(aq) ∆H = –100.8 kJ mol–1

m

Publica

n Sdn.

146

tio

d. Bh

Nil a

AgBr(s) + KNO3(aq)

m

Publicat

n io

147

. hd

Nila

Haba tindak balas

Heat of reaction

Haba pemendakan argentum klorida I

Cawan polisterina

Polystyrene cup II

Larutan natrium klorida

Sodium chloride solution I

thermometer 5. The reaction mixture is stirred with the ––––––––––––––––– highest temperature, T3 is –––––––––– recorded . / Campuran and the –––––––––– tertinggi , T3 termometer dan suhu ––––––––– tindak balas dikacau dengan ––––––––– dicatatkan . –––––––––

larutan argentum nitrat.

dicatatkan . T1 dan T2 setiap larutan ––––––––– quickly and 4. The sodium chloride solution is poured –––––––––– carefully into the silver nitrate solution. / Larutan natrium –––––––––– cermat ke dalam cepat dan ––––––––– klorida dituangkan dengan –––––––––

Procedure / Kaedah: solution is 1. 25 cm3 of 0.5 mol dm-3 silver nitrate –––––––––– measured measuring cylinder poured into a with –––––––––– –––––––––––––––––– and –––––––––– 3 larutan polystyrene cup . / 25 cm argentum nitrat –––––––– –––––––––– ––––––––– disukat dengan –––––––––––––––––– silinder penyukat 0.5 mol dm-3 ––––––––– dan dituangkan cawan polisterina ––––––––– ke dalam –––––––––––––––––– . solution is 2. 25 cm3 of 0.5 mol dm-3 sodium chloride –––––––––– measured measuring cylinder poured with another –––––––––– –––––––––––––––––– and –––––––––– 3 larutan polystyrene cup into another –––––––––––––––––– . / 25 cm ––––––––– natrium disukat dengan –––––––––––––––––– silinder penyukat klorida 0.5 mol dm-3 ––––––––– lain dituangkan ke dalam –––––––––––––––––– cawan polisterina dan ––––––––– yang lain. initial 3. A thermometer is placed into each solution and the –––––––––– recorded temperature T1 and T2 of each solution is –––––––––– . suhu Termometer dimasukkan ke dalam setiap larutan dan ––––––––– awal

larutan argentum nitrat

Silver nitrate solution

Termometer

Thermometer

Set-up of apparatus / Susunan radas:

Procedure / Kaedah

Heat of reaction / dan Haba tindak balas, ∆H = ± H x

Heat of precipitation of silver chloride

Heat release / Haba dibebaskan, H = mcθ

Jisim larutan = Jumlah isi padu larutan akueus garam solution dalam gram = (25 + 25) g

Mass of the solution = Total volume of aqueous salt solution in gram = (25 + 25) g

m

θ

Specific heat T1 + T2 T3 – capacity of 2 solution = Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1°C–1 Muatan haba tentu bahan larutan = Muatan haba tentu bahan air = 4.2 J g–1 °C–1

c

Bilangan mol mendakan argentum klorida yang terbentuk, dihitung dari persamaan seimbang tindak balas pemendakan.

Number of moles of silver chloride precipitate formed, calculated from balanced precipitation equation.

x

1 Procedure to determine heat release or heat change in experiment / Kaedah untuk menentukan haba yang dibebaskan atau perubahan haba dalam eksperimen,

Activity/Experiment to Determine Heat of Reaction / Aktiviti/Eksperimen untuk Menentukan Haba Tindak Balas


Sdn. B

n Sdn.

148

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

Haba penyesaran kuprum oleh zink

Heat of displacement of copper by zinc

Heat of reaction

Haba tindak balas

Zinc / Zink

dicatatkan.

thermometer 4. The reaction of mixture is stirred with the –––––––––––––––––– highest temperature , T2 is recorded. / Campuran and the –––––––––– termometer dan suhu ––––––––– tertinggi , T2 tindak balas dikacau dengan –––––––––

kuprum(II) sulfat.

powder quickly and carefully into 3. Add half a spatula of zinc –––––––––– solution . / Tambah setengah spatula the copper(II) sulphate –––––––––– serbuk zink dengan cepat dan cermat ke dalam –––––––––– larutan –––––––––

initial 2. A thermometer is placed into the solution and the –––––––––– solution is –––––––––– recorded . / Termometer temperature T1 of the –––––––––– awal dimasukkan ke dalam larutan dan suhu ––––––––– T1 larutan dicatatkan . –––––––––

Procedure / Kaedah: solution is 1. 25 cm3 of 0.5 mol dm-3 copper(II) sulphate –––––––––– measuring cylinder and –––––––––– poured into a measured with –––––––––––––––––– 3 larutan polystyrene cup . / 25 cm ––––––––– kuprum(II) sulfat –––––––––––––––––– silinder penyukat dituangkan 0.5 mol dm-3 disukat dengan –––––––––––––––––– dan ––––––––– cawan polisterina ke dalam –––––––––––––––––– .

Copper(II) sulphate

Larutan kuprum(II) sulfat


Procedure / Kaedah

Jisim larutan = Isi padu larutan kuprum(II) sulfat dalam gram = 25 g

Mass of the solution = Volume of copper(II) sulphate solution in gram = 25 g

m Specific heat capacity of solution = Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1°C–1 Muatan haba tentu bahan larutan = Muatan haba tentu bahan air = 4.2 J g–1 °C–1

c T2 – T1

θ

Bilangan mol kuprum disesarkan, dihitung dari persamaan seimbang penyesaran.

Number of moles of copper displaced, calculated from balanced displacement equation.

x


m

Publicat

n io

149

. hd

Nila

Heat of reaction

Haba peneutralan asid dan alkali dengan kekuatan yang berbeza

Heat of neutralisation of different strength of acid and alkali

Haba tindak balas

I

I

Asid hidroklorik

Hydrochloric acid

Larutan natrium hidroksida

Sodium hydroxide solution

Asid hidroklorik

II Polystyrene cup / Cawan polisterina Hydrochloric acid

Cawan polisterina

5. The reaction of mixture is stirred with the thermometer –––––––––– and the recorded highest is temperature, T –––––––––– . –––––––––– 3 termometer dan suhu Campuran tindak balas dikacau dengan ––––––––– tertinggi dicatatkan ––––––––– , T3 ––––––––– . 6. Steps 1 to 5 are repeated using Langkah 1 – 5 diulangi dengan menggunakan: • Sodium hydroxide solution and ethanoic acid Larutan natrium hidroksida dan asid etanoik • Ammonia solution and hydrochloric acid Larutan ammonia dan asid hidroklorik • Ammonia solution and ethanoic acid Larutan ammonia dan asid etanoik

hidroksida.

Procedure / Kaedah: solution is 1. 50 cm3 of 2 mol dm-3 sodium hydroxide –––––––––– measured measuring cylinder poured into with and –––––––––– –––––––––––––––––– –––––––––– larutan natrium hidroksida polystyrene cup . / 50 cm3 ––––––––– a –––––––––––––––––– silinder penyukat dituangkan 2 mol dm-3 disukat dengan –––––––––––––––––– dan ––––––––– cawan polisterina ke dalam –––––––––––––––––– . measured with 2. 50 cm3 of 2 mol dm–3 hydrochloric acid is –––––––––– measuring cylinder and –––––––––– poured into another another –––––––––––––––––– polystyrene cup . / 50 cm3 asid hidroklorik 2 mol dm–3 disukat –––––––––––––––––– silinder penyukat dengan –––––––––––––––––– yang lain dituangkan ke dalam cawan polisterina yang lain. –––––––––––––––––– initial 3. A thermometer is placed into each solution and the –––––––––– solution and hydrochloric temperature of sodium hydroxide –––––––––– recorded . / Termometer dimasukkan ke acid ,T1 and T2 are –––––––––– awal larutan natrium dalam setiap larutan dan suhu ––––––––– bagi ––––––––– dicatatkan hidroksida dan asid hidroklorik, T1 dan T2 ––––––––– . quickly and –––––––––– carefully into 4. Hydrochloric acid is poured –––––––––– solution . / Asid hidroklorik dituangkan the sodium hydroxide –––––––––– cepat cermat ke dalam ––––––––– larutan natrium dengan ––––––––– dan –––––––––

Larutan natrium hidroksida

Sodium hydroxide solution

Polystyrene cup

Termometer

Thermometer


Procedure / Kaedah

Jisim larutan = Jumlah isi padu asid dan alkali dalam gram = (50 + 50) g = 100 g

Mass of the solution = Total volume of acid and alkali in gram = (50 + 50) g = 100 g

m Specific heat capacity of solution = Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1°C–1 Muatan haba tentu bahan larutan = Muatan haba tentu bahan air = 4.2 J g–1 °C–1

c T3 –

T1 + T2 2

θ

Bilangan mol, dihitung dari persamaan seimbang tindak balas peneutralan

Number of moles of water formed, calculated from balanced equation of neutralisation reaction.

x


Sdn. B

n Sdn.

150

tio

m

d. Bh

Nil a

Publica

Haba pembakaran alkohol yang berbeza

Heat of combustion of different alcohol

Heat of reaction

Haba tindak balas

Pengadang angin

Wind shield

8. The final mass of the lamp, m2 and its content is weighed recorded . / Jisim akhir lampu dan immediately and –––––––––– dicatatkan . kandungannya, m2 ditimbang dengan serta merta dan ––––––––––– 9. Steps 1 to 8 are repeated with ethanol, propanol and butanol. / Langkah 1 hingga 8 diulangi menggunakan etanol, propanol dan butanol.

sehingga suhu naik sebanyak 30°C, nyalaan dipadamkan dan suhu dicatatkan . tertinggi dicapai oleh air –––––––––––

6. The lamp is placed near the base of the copper can to maximised the heat transfer and the wick is –––––––– lighted . –––––––––– Pelita itu diletakkan dekat dengan dasar bekas kuprum untuk memaksimumkan pemindahan haba dan sumbu ––––––––––– dinyalakan . –––––––––––––– thermometer 7. The water is stirred continuously with the –––––––––––––––– until its temperature increases by 30oC, the flame is put off highest temperature, T2 reached by the water is and the –––––––––– termometer recorded –––––––––– . / Air dikacau secara berterusan dengan –––––––––––

kehilangan haba disebabkan pergerakan udara di persekitaran.

Procedure / Kaedah: measuring cylinder and 1. 100 cm3 of water is measured with –––––––––––––––––– copper can . / 100 cm3 air diukur menggunakan poured it into the –––––––––– silinder penyukat dan dituangkan ke dalam bekas kuprum. –––––––––––––––––– initial 2. A thermometer is placed into the water and the –––––––––– recorded . / Termometer diletakkan di dalam air temperature, T1 is –––––––––– awal dan suhu ––––––––– , T1direkodkan. 3. The metal can is placed on a tripod stand. Bekas kuprum diletakkan di atas tungku kaki tiga. 4. A lamp is filled with methanol. The lamp is weighed and the recorded . / Sebuah pelita diisi dengan metanol. initial mass, m1 is –––––––––– dicatatkan . Pelita itu ditimbang dan jisim awal, m1 ––––––––– minimised 5. A wind shield is placed as shown in the diagram to –––––––––– heat loss to the moving air in the surrounding. / Pengadang angin mengurangkan diletakkan seperti ditunjukkan dalam rajah di atas untuk –––––––––––

Fuel / Bahan api

Water / Air

Tin kuprum

Copper Can

Termometer

Thermometer


Procedure / Kaedah

Jisim air = Isi padu air di dalam bekas logam dalam gram = 100 g

Mass of the water = Volume of water in the metal can in gram = 100 g

m

Muatan haba tentu bahan larutan = Muatan haba tentu bahan air = 4.2 J g–1 °C–1

Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1 °C–1

c T2 – T1

θ

m1 – m2 –––––––––––––––– JMR bagi alkohol

m1 – m2 RMM of alcohol

x



Numerical Problems Involving Heat of Displacement / Pengiraan Melibatkan Haba Penyesaran 1 Excess of zinc powder is added to 50 cm3 of 0.1 mol dm–3 copper(II) sulphate solution. The temperature of reaction mixture increases by 5°C. Calculate the heat of displacement of copper by zinc from copper(II) sulphate solution. [Specific heat capacity of solution = 4.2 J g –1 o C–1, density of solution = 1 g cm–3] / Serbuk zink berlebihan ditambah kepada 50 cm3 larutan kuprum(II) sulfat 0.1 mol dm-3. Suhu campuran tindak balas meningkat sebanayk 5°C. Hitungkan haba penyesaran kuprum oleh zink dari larutan kuprum(II) sulfat. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3]

Answer / Jawapan: Excess 50 cm3 0.1 mol dm–3 ? mol Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu Mol of CuSO = 50 × 0.1 = 0.005 mol 4

1 000

From the equation, 1 mol CuSO4 : 1 mol Cu 0.005 mol CuSO4 : 0.005 mol Cu Heat released in the experiment, H = 50 × 4.2 × 5 J = 1 050 J Heat of displacement, ∆H = – 1 050 J = –210 kJ mol–1

0.005 mol

2 The following is the thermochemical equation for a reaction. Berikut adalah persamaan termokimia untuk suatu tindak balas.

Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu ∆H = –210 kJ mol–1

Calculate the heat released when 50 cm3 of 1.0 mol dm–3 copper(II) sulphate solution reacts with excess zinc.

Hitungkan haba yang dibebaskan apabila 50 cm3 larutan kuprum(II) sulfat 1.0 mol dm–3 bertindak balas dengan zink berlebihan. Answer / Jawapan:

Mol of CuSO4 =

50 × 1 = 0.05 mol 1 000

From the equation, 1 mol CuSO4 : 1 mol Cu

0.05 mol CuSO4 : 0.05 mol Cu

Displacement of 1 mol of Cu releases 210 kJ 0.05 mol Cu release 210 × 0.05 = 10.5 kJ

Heat released, H = 10.5 kJ

or

∆H = H

X 210 kJ mol–1 = H 0.05

H = 210 kJ mol–1 × 0.05 mol = 10.5 kJ

3 The thermochemical ionic equation below represents the reaction between magnesium powder and iron(II) sulphate solution. / Persamaan ion termokimia di bawah mewakili tindak balas antara serbuk magnesium dengan larutan ferum(II) sulfat.

80 × 0.4 = 0.032 mol 1 000 From the equation, 1 mol Fe 2+ : 1 mol Fe 0.032 mol Fe 2+ : 0.032 mol Fe H ∆H = X H H = heat released in the experiment 189 kJ mol–1 = 0.032 mol

Mol of FeSO4 =

n io

Sdn. B

. hd

H = 189 kJ mol–1 × 0.032 mol = 6.048 kJ = 6 048 J 6 048 J = mcθ = 80 × 4.2 × θ θ = 18 oC

Publicat

Hitungkan kenaikan suhu apabila serbuk magnesium berlebihan ditambah kepada 80 cm3 larutan ferum(II) sulfat 0.4 mol dm–3. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 Jg –1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3] Answer / Jawapan:

151

m

Nila

Mg(s) + Fe 2+(aq) → Mg 2+(aq) + Fe(s) ∆H = –189 kJ mol–1 Calculate the increase in temperature when excess magnesium powder is added into 80 cm3 of 0.4 mol dm-3 iron(II) sulphate solution. [Specific heat capacity of solution = 4.2 J g–1 o C–1, density of solution = 1 g cm–3]


Numerical Problems Involving Heat of Precipitation / Pengiraan Melibatkan Haba Pemendakan 1 When 25 cm3 of 0.25 mol dm–3 silver nitrate solution is added into 25 cm3 of 0.25 mol dm–3 sodium chloride solution, the temperature of the mixture rises by 3°C. What is the quantity of heat released in this experiment? [Specific heat capacity of a solution = 4.2 J g–1 oC–1] Apabila 25 cm3 larutan argentum nitrat 0.25 mol dm–3 ditambah kepada 25 cm3 larutan natrium klorida 0.25 mol dm–3, suhu campuran tindak balas naik sebanyak 3ºC. Berapa kuantiti haba yang dibebaskan dalam eksperimen ini? [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1]

Answer / Jawapan: Heat released in the experiment / Haba dibebaskan dalam eksperimen, H = 50 g × 4.2 J g–1 ºC–1 × 3ºC = 630 J

2 The thermochemical ionic equation below represents the reaction lead(II) nitrate solution and potassium sulphate solution. / Pesamaan ion termokimia di bawah mewakili tindak balas antara larutan plumbum(II) nitrat dengan larutan kalium sulfat.

Pb2+ + SO42– → PbSO4 ∆H = –50.4 kJ mol–1

Calculate the increase in temperature when 25 cm3 of 1 mol dm–3 of lead(II) nitrate solution is added into 25 cm3 of 1 mol dm–3 of potassium sulphate solution. [Specific heat capacity of solution = 4.2 J g–1 oC–1, density of solution = 1 g cm–3] / Hitungkan kenaikan suhu apabila 25 cm3 larutan plumbum(II) nitrat 1 mol dm–3 ditambah kepada 25 cm3

larutan kalium sulfat 1 mol dm–3. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3] Answer / Jawapan:

H , x = mol of PbSO4 , H = heat release, ∆H= heat of precipitation X 25 × 1 25 × 1 mol of Pb2+ = = 0.025 mol, mol of SO42– = = 0.025 mol 1 000 1 000 ∆H =

From the equation: 1 mole of Pb2+ ions reacts with 1 mole of SO42– ions to form 1 mole of PbSO4 0.025 mole of Pb2+ ions reacts with 0.025 mole SO4 2– ions to form 0.025 mole of PbSO4 x = 0.025 H 50.4 kJ mol–1 = 0.025 mol eat release = H = 1.26 kJ = 1 260 J H 1 260 J = mcθ = 50 g × 4.2 J g–1 ºC–1 × θ θ = 6 ºC

Numerical Problems Involving Heat of Neutralisation / Pengiraan Melibatkan Haba Peneutralan 1 100 cm3 of 2.0 mol dm–3 sodium hydroxide solution is added into 100 cm3 of 2.0 mol dm–3 ethanoic acid. The initial temperature for both solutions is 28.0ºC and the highest temperature is 41.0ºC. Calculate heat of neutralisation. [Specific heat capacity of a solution = 4.2 J g–1 ºC–1] / 100 cm3 larutan natrium hidroksida 2.0 mol dm–3 ditambah kepada 100 cm3 of asid etanoik 2.0 mol dm–3. Suhu awal kedua-dua larutan ialah 28.0 ºC dan suhu tertinggi ialah 41.0ºC. Hitungkan haba peneutralan. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1]

Answer / Jawapan:

∆H = –54.6 kJ mol–1

2 The reaction between 25.00 cm3 of hydrochloric acid and 25.00 cm3 of sodium hydroxide solution releases the heat of 2 100 J. What is the temperature change of the mixture? Tindak balas antara 25 cm3 asid hidroklorik dan 25 cm3 larutan natrium hidroksida membebaskan haba sebanyak 2 100 J. Apakah perubahan suhu campuran tindak balas?

[Specific heat capacity of a solution = 4.2 J g–1 ºC–1] / [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1] Answer / Jawapan:

m

Publica

n Sdn.

152

tio

d. Bh

Nil a

θ = 10 ºC


Comparing the Heat of Neutralisation / Membandingkan Haba Peneutralan 1 Heat of neutralisation is heat released when one mole of hydrogen ions from acid reacts with one mole of hydroxide ions from alkali to produce one mole of water: / Haba peneutralan ialah haba yang dibebaskan apabila satu mol ion hidrogen dari asid bertindak balas dengan satu mol ion hidroksida dari alkali menghasilkan satu mol air:

H+ (ak) + OH– (ak) → H2O ∆ H = –57 kJ mol–1 1 mol of hydrogen ions react with 1 mol of hydroxide ions to form 1 mol of water to release 57 kJ of heat energy. 1 mol ion hidrogen bertindak balas dengan ion hidroksida membentuk 1 mol air dan membebaskan 57 kJ tenaga haba. 2 Heat neutralisation between strong acid and strong alkali: / Haba peneutralan antara asid kuat dengan alkali kuat: Heat of neutralisation of sodium hydroxide solution/potassium hydroxide solution with hydrochloric acid/nitric acid is –57 kJ mol–1 because all the reactions produce one mol of water.

Haba peneutralan bagi larutan natrium hidroksida/kalium hidroksida dengan asid hidroklorik/asid nitrik ialah –57 kJ mol–1 kerana semua tindak balas menghasilkan satu mol air.

HCl + KOH → KCl + H2O

HCl + NaOH → NaCl + H2O

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

HNO3 + KOH → KNO3 + H2O

H+ + OH– → H2O , ∆H = –57 kJ mol–1

3 Heat of neutralisation between sodium hydroxide and sulphuric acid (diprotic acid): Haba peneutralan antara natrium hidroksida dengan asid sulfurik (asid diprotik): 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O • 2 mol hydroxide ions react with 2 mol of hydrogen ions to form 2 mol H2O. Heat released is 2 × 57 kJ = 114 kJ. 2 mol ion hidroksida bertindak balas dengan 2 mol ion hidrogen membentuk 2 mol H2O. Haba yang dibebaskan ialah 2 × 57 kJ •

= 114 kJ.

Heat of neutralisation of sulphuric acid with sodium hydroxide remains at –57 kJ mol–1 because the definition for heat of neutralisation is heat released for the formation of one mol of water. Haba peneutralan bagi asid sulfurik dengan natrium hidroksida masih –57 kJ mol–1 kerana maksud haba peneutralan adalah haba yang dibebaskan bagi pembentukan satu mol air.

4 Heat of neutralisation between weak acid and strong alkali: Haba peneutralan antara asid lemah dengan alkali kuat: a. Magnitude of heat of neutralisation for a weak acid with a strong alkali or strong acid with weak alkali is less than 57 kJ mol. / Magnitud haba peneutralan untuk asid lemah dengan alkali kuat atau asid kuat dengan alkali lemah adalah kurang daripada 57 kJ mol.

Example / Contoh: NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O ∆H = –55 kJ mol–1 NaOH + HCN → NaCN + H2O ∆H = –12 kJ mol–1 Explanation: / Penerangan: • • •

mengion separa dalam ionise hydrogen ions. / Asid lemah ––––––––– Weak acids –––––––––– partially in water to produce –––––––––– hidrogen . dalam air menghasilkan ion ––––––––– Example / Contoh: CH3COOH CH3COO– + H+ molecules . Some of the particles still remain in the form of –––––––––– molekul . Sebahagian zarah masih kekal dalam bentuk –––––––––

absorbed to break the bonds in the molecules of the weak acid that have not been Heat energy is –––––––––– diserap untuk memecahkan ikatan di dalam molekul asid ionised so that they ionise completely. / Tenaga haba ––––––––– lemah yang masih belum mengion supaya mengion sepenuhnya.

used/absorbed to break the bonds in the molecules of weak acid Part of the heat that is released is ––––––––––––––– digunakan/diserap untuk memecahkan ikatan dalam that has not been ionised. / Sebahagian haba yang dibebaskan ––––––––––––––––– n io

Sdn. B

. hd

Publicat

molekul asid lemah yang masih belum mengion.

153

m

•

Nila

b.


# Calculation guide / Panduan pengiraan: a. If any reaction is repeated by changing the volume without changing the concentration, change in temperature is the same. / Jika sebarang tindak balas diulangi dengan menukarkan isi padu tanpa menukar kepekatan, perubahan suhu adalah sama.

b. If the reaction is repeated by changing the concentration of the solution by n times without changing the volume, the temperature change is n times. / Jika sebarang tindak balas diulangi dengan menukarkan kepekatan larutan

sebanyak n kali tanpa menukar isi padu, perubahan suhu adalah n kali.

Example 1 / Contoh 1: • Reaction I: 50 cm3 of 2 mol dm–3 hydrochloric acid is added to 50 cm3 of 2 mol dm–3 potassium hydroxide solution. The temperature rises by 13°C. / Tindak balas I: 50 cm3 asid hidroklorik 2 mol dm–3 ditambah dengan 50 cm3 larutan kalium hidroksida 2 mol dm–3. Suhu naik sebanyak 13°C.

•

Reaction II: 300 cm3 of 2 mol dm–3 hydrochloric is added to 300 cm3 of 2 mol dm–3 potassium hydroxide. What is the temperature change in this reaction? / Tindak balas II: 300 cm3 asid hidroklorik 2 mol dm–3 ditambah dengan

300 cm3 of 2 mol dm–3 larutan kalium hidroksida. Apakah perubahan suhu dalam tindak balas ini?

Answer / Jawapan: H ∆H = where ∆H = Heat of neutralisation X x = Number of moles of water H = Heat change (heat released in the reaction) = mcθ

Reaction I:

Reaction II:

100 × 4.2 × 13 J = 54 600 J 0.1 600 × 4.2 × T where T = temperature change in reaction I 54 600 J = 0.6 T = 13ºC ∆H =

Example 2 / Contoh 2: • Reaction I : 50 cm3 of 0.2 mol dm–3 lead(II) nitrate is added to 50 cm3 of 0.2 mol dm–3 sodium carbonate solution. The temperature of the mixture rises by 2.4°C. Tindak balas I: 50 cm3 larutan plumbum(II) nitrat 2 mol dm–3 ditambah dengan 50 cm3 larutan natrium karbonat 0.2 mol dm–3. Suhu naik sebanyak 2.4°C.

•

Reaction II : 50 cm3 of 0.6 mol dm–3 lead(II) nitrate solution is added to 50 cm3 of 0.6 mol dm–3 sodium carbonate solution. What is the temperature rise in this experiment?

Tindak balas II: 50 cm3 larutan plumbum(II) nitrat 0.6 mol dm–3 ditambah dengan 50 cm3 of 0.6 mol dm–3 larutan natrium karbonat. Apakan kenaikan suhu dalam eksperimen ini?

Answer / Jawapan: H ∆H = where ∆H = Heat of precipitation of lead(II) carbonate X x = Number of moles of lead(II) carbonate precipitated H = Heat change = mcθ

m

Publica

n Sdn.

154

tio

d. Bh

Nil a

Ionic equation for both reaction s: Pb2+ + CO32– → PbCO3 100 × 4.2 × 2.4 J Reaction I: ∆H = = 100 800 J mol–1 0.01 100 × 4.2 × T Reaction II: 100 800 J = where T = temperature change in the second reaction 0.03 T = 7.2°C (The temperature changes 3 times more than reaction I)


Numerical Problems Involving Heat of Combustion / Pengiraan Melibatkan Haba Pembakaran 1 Methanol burns in oxygen in a reaction as shown in the thermochemical equation below. / Metanol terbakar dalam oksigen seperti persamaan termokimia di bawah.

CH3OH(s) + 2O2(g) → CO2 (g) + 2H2O ∆H = –725 kJ mol–1

What is the mass of methanol that must be burnt completely to produce 145 kJ of heat? [Relative atomic mass: C, 12; O, 16] / Apakah jisim metanol yang perlu dibakar lengkap untuk menghasilkan 145 kJ haba? [Jisim atom relatif: C, 12; O, 16] Answer / Jawapan: H ∆H = , x = mol of methanol X 145 kJ 725 kJ mol –1 = x 145 kJ Mol of methanol = ___________ = 0.2 mol –1 725 kJ mol Mass of methanol = 0.2 × [12 × 1 + 4 × 1 + 16] = 6.4 g 2 22 g of butanol is burnt completely in excess of oxygen . The heat released is used to heat up 500 cm3 water from 27.5oC to 55.8°C. Calculate the heat of combustion of butanol. [Specific heat capacity of a solution = 4.2 J g–1 oC–1, relative atomic mass: H, 1; C, 12; O, 16 ] / 22 g butanol terbakar lengkap dalam oksigen berlebihan. Haba yang dibebaskan memanaskan 500 cm3 air dari 27.5°C ke 55.8°C . Hitungkan haba pembakaran butanol. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1°C–1, jisim atom relatif: H, 1; C, 12; O, 16]

H , x = mol butanol, H = heat released, ∆H = heat of combustion X 500 × 4.2 × 28.3 J = –200.10 kJ mol–1 ∆H = 22/74 mol

∆H =

Comparing the Heat of Combustion of Various Fuels / Membandingkan Haba Pembakaran Pelbagai Bahan Api 1 2 3

Fuels are substances that burn in the air to produce heat energy.

Bahan api adalah bahan yang dibakar dalam udara untuk menghasilkan tenaga.

Heat of combustion is heat energy released when 1 mole of fuel is burnt completely in excess oxygen.

Haba pembakaran ialah tenaga haba yang dibebaskan apabila 1 mol bahan api dibakar lengkap dalam oksigen berlebihan.

The higher the number of carbon and hydrogen atoms per molecule of fuel, the higher the heat energy released by the combustion of 1 mole of fuel. / Semakin tinggi bilangan atom karbon dan hidrogen dalam setiap molekul bahan api, semakin banyak tenaga haba dibebaskan dari pembakaran 1 mol bahan api.

4 Example / Contoh: The diagram below shows the graph of heat of combustion of alcohols against number of carbon atom per molecule. Rajah di bawah menunjukkan graf haba pembakaran melawan bilangan atom karbon dalam setiap molekul alkohol. Heat of combustion of alcohol (kJ mol–1) Haba pembakaran alkohol (kJ mol–1)

3 000 2 000 1 000 Number carbon atom per molecule 3

4

Bilangan atom karbon per molekul

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

2

155

m

1

Nila

0


Conclusion / Kesimpulan: When the number of carbon atom per molecule of alcohol increases, the heat of combustion increases.

Apabila bilangan atom karbon dalam setiap molekul alkohol bertambah, haba pembakaran bertambah.

Explanation / Penerangan: a. When the number of carbon and hydrogen atoms per molecule of alcohol increases, the number of carbon dioxide and water molecules produced as products increases. / Apabila bilangan atom karbon dalam setiap molekul alc ohol

bertambah, bilangan molekul karbon dioksida dan air yang dihasilkan bertambah.

b. More bonds between atoms in carbon dioxide and water molecules are formed, more heat is released.

Lebih banyak ikatan antara atom dalam molekul air dan karbon dioksida terbentuk, lebih banyak haba dibebaskan.

5 Fuel value / Nilai bahan api a. Fuel value is the amount of heat released when 1 g of fuel burns completely, the unit is kJ g–1. Nilai bahan api adalah jumlah haba yang dibebaskan apabila 1 g bahan api terbakar lengkap, unitnya adalah kJ g–1. b. A fuel with high fuel value can supply more energy. Bahan api dengan nilai bahan api yang tinggi boleh membekalkan lebih tenaga. Example / Contoh: Fuel / Bahan api Methanol / Metanol Charcoal / Arang kayu Crude oil / Minyak mentah Kerosene / Kerosin Petrol / Petrol Natural gas / Gas asli

Fuel value/ kJ g–1 / Nilai bahan api/ kJ g–1 23 35 45 37 34 50

c. Aspects to be considered when choosing a fuel in industry:

Aspek yang perlu dipertimbangkan apabila memilih bahan api dalam industri:

• Fuel value of the fuel. / Nilai bahan api bagi bahan api. • Cost of energy/cost of fuel. / Harga tenaga/bahan api. • Availability and sources of the fuel. / Sumber bahan api. • Effect of the fuel to the environment. / Kesan bahan api kepada persekitaran. 6 Other sources of energy / Sumber tenaga yang lain a. World’s major sources of energy are fossil fuels such as coal, petroleum and natural gas are non-renewable source of energy, eventually they will be used up. / Sumber utama tenaga dunia adalah bahan api fosil seperti arang batu, petroleum dan gas asli yang merupakan sumber yang tidak boleh diperbaharui yang mana ia akan habis digunakan.

b. Other sources of energy are the sun, biomass, water and radioactive substances. Sumber tenaga yang lain adalah matahari, biojisim, air dan bahan radioaktif. STRUCTURED QUESTIONS / SOALAN STRUKTUR

Excess of copper powder Serbuk kuprum berlebihan

34

Plastic cup / Cawan plastik

35

36

37

38

39

40

41

42

43

1 The diagram below shows the apparatus set-up for an experiment to determine the heat of displacement of silver. Rajah di bawah menunjukkan susunan radas untuk eksperimen menentukan haba penyesaran argentum.

100 cm3 of silver nitrate solution 0.5 mol dm–3

m

Publica

n Sdn.

156

tio

d. Bh

Nil a

100 cm3 larutan argentum nitrat 0.5 mol dm–3

The thermometer reading rises or the


The following data was obtained: / Berikut adalah data yang diperoleh: Initial temperature of silver nitrate solution = 28.0ºC Suhu awal larutan argentum nitrat

Highest temperature of the mixture of product = 40.5ºC Suhu tertinggi campuran hasil tindak balas

[Given specific heat capacity of solution = 4.2 J g–1 °C–1, density of solution = 1 g cm–3] [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1°C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3]

a. What is meant by the ‘heat of displacement’ in the experiment? Apakah yang dimaksudkan dengan ‘haba penyesaran’ dalam eksperimen itu? Heat released when one mole of silver is displaced from silver nitrate solution by copper. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. State three observations in the experiment and the reason for each observation. / Nyatakan tiga pemerhatian dalam eksperimen itu dan berikan sebab untuk setiap pemerhatian.

i. Grey solid is deposited because silver metal is displaced by copper from silver nitrate solution ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Colourless solution turns blue because copper(II) ion is produced ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. The thermometer reading rises or the container becomes hot or warm because the reaction is exothermic/heat ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– is released to the surroundings ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. Why is a plastic cup used in the experiment? / Mengapakah cawan plastik digunakan dalam eksperimen itu? To reduce heat loss to the surrounding. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. Write the ionic equation for the reaction. / Tulis persamaan ion untuk tindak balas itu. Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. Based on the information given in the experiment, calculate: / Berdasarkan maklumat yang diberi, hitungkan:

i. Change in temperature / perubahan suhu θ = 40.5 – 28.0 = 12.5°C ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

ii. the heat given out in the experiment / haba yang dibebaskan dalam eksperimen

H = (100)(4.2)(12.5)

iii. the heat of displacement of silver / haba penyesaran argentum

= 5 250 J

100 × 0.5 = 0.05 mol 1 000 From the equation, 2 mol of AgNO3 produce 2 mol of Ag

Mole of AgNO3 =

0.05 mol of AgNO3 produce 0.05 mol of Ag –5 250 J = –105 kJ mol–1 Heat of displacement of silver = ––––––––– 0.05 mol

f. i. The experiment is repeated using 100 cm3 of 1.0 mol dm–3 silver nitrate solution and excess copper powder. Calculate the temperature change in this experiment. Eksperimen itu diulangi menggunakan 100 cm3 larutan argentum 1.0 mol dm–3 dan serbuk kuprum yang berlebihan. Hitungkan perubahan suhu dalam eksperimen ini.

1 × 100 = 0.1 mol, mol Ag displaced = 0.1 mol 1 000 0.1 × 105 000 = 25 ºC Temperature change, θ = 100 × 4.2 Mol of Ag+ =

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

157

m

Nila


ii. Explain why this change of temperature is different from that in (e)(i). Terangkan mengapa perubahan suhu berbeza dengan (e)(i). i. The number of mol of silver displaced is doubled, hence amount of heat energy released is also doubled. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. The amount of heat energy which is doubled is used to increase the same volume of solution. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. The increase in temperature of the solution is also doubled. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2 Experiment I is carried out to determine the heat of neutralisation between strong acid and strong alkali. 50 cm3 of 0.5 mol dm–3 sodium hydroxide solution is poured into a plastic cup and the initial temperature is recorded. 50 cm3 of 0.5 mol dm–3 nitric acid is then poured into the cup containing the sodium hydroxide solution. The mixture is stirred and heat produced raises the temperature by 3°C. [Specific heat capacity of the solution = 4.2 J g–1 ºC–1] Eksperimen dijalankan untuk menentukan haba peneutralan antara asid kuat dengan alkali kuat. 50 cm3 larutan natrium hidroksida

35

36

37

38

39

40

41

42

43

0.5 mol dm–3 dituangkan dalam cawan plastik dan suhu awal dicatat. 50 cm3 asid nitrik 0.5 mol dm–3 kemudian dituangkan ke dalam cawan mengandungi larutan natrium hidroksida. Campuran tindak balas dikacau dan haba yang terbebas menaikkan suhu sebanyak 3°C. [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1]

34

Plastic cup / Cawan plastik

50 cm3 of 0.5 mol dm–3 sodium hydroxide solution and 50 cm3 of 0.5 mol dm–3 nitric acid 50 cm3 larutan natrium hidroksida 0.5 mol dm–3 dan 50 cm3 asid nitrik 0.5 mol dm–3

Experiment I / Experiment I a. What is meant by ‘heat of neutralisation’ in the experiment? Apakah yang dimaksudkan ‘haba peneutralan’ dalam eksperimen ini? Heat released when 1 mole of water is formed from the neutralisation between nitric acid and sodium hydroxide ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– solution. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. Calculate / Hitungkan i. the number moles of sodium hydroxide that reacts with hydrochloric acid. bilangan mol natrium hidroksida bertindak balas dengan asid hidroklorik. 50 × 0.5 Number of moles = 1 000 = 0.025 mol ii. the heat released in the experiment. / haba peneutralan bagi tindak balas itu. Heat released = Heat changed = 100 × 4.2 × 3 = 1 260 J –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. the heat of neutralisation for the reaction. / haba peneutralan bagi tindak balas. NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O

0.025 0.025 0.025

0.025 mole of NaOH reacts with 0.025 mole of HNO3 to form 0.025 mole of water

The heat change is 1 260 J 1 260 J = –50.4 kJ mol–1 Heat of neutralisation = ∆H = – 0.025 mol c. Write the thermochemical equation for the reaction in the experiment. Tulis persamaan termokimia untuk tindak balas dalam eksperimen.

m

Publica

n Sdn.

158

tio

d. Bh

Nil a

NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O ∆H = –50.4 kJ mol-1


d. i.

Construct energy level diagram for the reaction. / Lukis gambar rajah aras tenaga untuk tindak balas itu. Energy NaOH + HNO3 ∆H = –50.4 kJ mol–1 NaNO3 + H2O

ii. State three information about the reaction which can be obtained from the above energy level diagram. Nyatakan tiga maklumat tentang tindak balas yang boleh diperoleh daripada gambar rajah aras tenaga. – It is an exothermic reaction // heat energy is released to the surrounding. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– – The total energy of reactants is higher than the products. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– – 50.4 kJ of heat energy is released when 1 mole of water is formed. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. Experiment II is carried out under the same conditions as experiment I, whereby a 50 cm3 of 1 mol dm–3 ethanoic acid is added to 50 cm3 of 1 mol dm–3 sodium hydroxide solution. The temperature of the mixture increased by 5.5°C. / Eksperimen II dijalankan di dalam keadaan yang sama dengan eksperimen I di mana 50 cm3 asid etanoik 1 mol dm–3

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

ditambah kepada 50 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3. Suhu campuran meningkat sebanyak 5.5ºC.

50 cm3 of 1 mol dm-3 sodium hydroxide solution and 50 cm3 of 1 mol dm–3 ethanoic acid 50 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3 dan 50 cm3 asid etanoik 1 mol dm–3

Experiment II / Eksperimen II i. Calculate the number of moles of sodium hydroxide used. / Hitungkan bilangan mol natrium hidroksida digunakan. Number of moles alkali used = mv = 1 × (50) = 0.05 mol 1 000 1 000 ii. Calculate the heat of neutralisation for the reaction between ethanoic acid and sodium hydroxide solution. [Specific capacity for all solutions is 4.2 J g–1 ºC–1 and the density of all solutions is 1.0 g cm-3] Hitungkan haba peneutralan antara asid etanoik dengan larutan natrium hidroksida. [Muatan haba tentu bahan larutan =

4.2 J g–1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3]

Heat change = mcθ = (50 + 50) × 4.2 × 5.5 = 2 310 J 2 310 J = – 46 200 J mol–1 = 46.2 kJ mol–1 Heat of neutralisation = – 0.05 mol

f. Compare the heat of neutralisation for Experiment I and Experiment II. Explain your answer.

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

– The heat of neutralisation for Experiment I is higher than Experiment II ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– – Ethanoic acid is weak acid which ionises partially in water, some of the ethanoic acid still remains in the form ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– of molecules. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– – Some of heat released in Experiment II during neutralisation is absorbed to ionise the molecules of ethanoic ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– acid. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 159

m

Bandingkan haba peneutralan dalam Eksperimen I dan Eksperimen II. Terangkan jawapan anda.

Nila


g. Experiment II is repeated by adding 100 cm3 of 1 mol dm-3 ethanoic acid to 100 cm3 of 1 mol dm–3 sodium hydroxide solution, the increase in temperature is still 5.5ºC. Explain why. Eskperimen II diulangi dengan menambahkan 100 cm3 asid etanoik 1 mol dm–3 kepada 100 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3, kenaikan suhu masih lagi 5.5ºC. Terangkan mengapa.

– The number of moles of water produced is doubled, hence amount of heat energy released is doubled ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– – The amount of heat energy which is doubled is used to increase total volume of solution which is also doubled ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– – Therefore the temperature increased remains the same ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 3 An experiment was carried out to determine the heat of precipitation for the reaction between lead(II) nitrate and potassium sulphate. 50.0 cm3 of 0.5 mol dm–3 lead(II) nitrate solution was added to 50.0 cm3 of 0.5 mol dm–3 of potassium sulphate solution in a plastic cup. Satu eksperimen dijalankan untuk menentukan haba pemendakan antara plumbum(II) nitrat dan kalium sulfat. 50.0 cm3 larutan

plumbum(II) nitrat 0.5 mol dm-3 ditambahkan kepada 50.0 cm3 larutan kalium sulfat 0.5 mol dm-3 di dalam cawan plastik. The thermochemical equation for the reaction is shown as: / Persamaan termokimia untuk tindak balas seperti berikut:

Pb(NO3)2 + K2SO4 → PbSO4 + 2 KNO3 ∆ H = –50.4 kJ mol-1

[Specific heat capacity of the solution = 4.2 J g–1 ºC–1, density solution = 1 g cm–3] [Muatan haba tentu bahan larutan = 4.2 J g–1 °C–1, ketumpatan larutan = 1 g cm–3]

a. What is meant by ‘heat of precepitation’ in the experiment? Apakah yang dimaksudkan dengan ̔haba pemendakan’ di dalam eksperimen itu? Heat is released when 1 mole of lead(II) sulphate is precipitated from mixing the aqueous solution of the ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Pb2+ ions and SO42– ions. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. State one observation in the experiment. / Nyatakan satu pemerhatian di dalam eksperimen. White precipitate is formed. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. Calculate / Hitungkan i. number of moles of lead(II) nitrate / Bilangan mol plumbum(II) nitrat 50 × 0.5 number of moles = = 0.025 mol 1 000 ii. Heat change in the experiment / Perubahan haba dalam eksperimen Pb(NO3)2 + K2SO4 → PbSO4 + 2KNO3 ∆H = –50.4 kJ mol–1

Mol of PbSO4 = 0.025 mol

0.025 mol of lead(II) sulphate, heat released = 50.4 × 0.025 = 1.26 kJ or H 50.4 kJ = 0.025

1 mole of lead(II) sulphate is precipitated, heat released is 50.4 kJ

H = 50.4 × 0.025 = 1.26 kJ

iii. Temperature change / Perubahan suhu

1 260 J = 100 × 4.2 × θ

1 260 = 3ºC 100 × 4.2 d. Construct energy level diagram for the reaction. / Lukis gambar rajah aras tenaga untuk tindak balas tersebut.

θ =

Energy Pb(NO3)2 + K2SO4

m

Publica

n Sdn.

160

tio

d. Bh

Nil a

∆H = –50.4 kJ mol–1 PbSO4 + 2KNO3


e. Write an ionic equation for the above reaction. / Tulis persamaan ion untuk tindak balas di atas. Pb2+ + SO42– → PbSO4 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. The experiment is repeated using 50.0 cm3 of 0.5 mol dm-3 lead(II) ethanoate and 50.0 cm3 of 0.5 mol dm-3 sodium sulphate solution.What is the change in temperature for the reaction? Explain your answer. Eksperimen diulangi menggunakan 50.0 cm3 plumbum(II) etanoat 0.5 mol dm-3 dan 50.0 cm3 larutan natrium sulfat 0.5 mol dm–3. Apakah perubahan suhu untuk tindak balas itu? Terangkan jawapan anda.

3°C. The precipitation of lead(II) sulphate only involves Pb2+ ions and SO42- ions. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– g. Why is a plastic cup used in this experiment? / Mengapakah cawan plastik digunakan dalam eksperimen ini? Plastic is a good heat insulator / to reduce heat loss to the surrounding. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– h. In another experiment where calcium chloride solution is reacted with sodium carbonate solution, the temperature of the mixture decreases. The temperature change is recorded and ∆H is calculated.

Dalam eksperimen lain, larutan kalsium klorida ditindak balaskan dengan larutan natrium karbonat, suhu campuran tindak balas berkurang. Perubahan suhu direkod dan ∆H dihitung. i. Write a balanced equation for the reaction above. / Tulis persamaan seimbang untuk tindak balas di atas.

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Construct an energy level diagram for the reaction / Lukis gambar rajah aras tenaga untuk tindak balas itu.

Energy CaCO3 + 2NaC1

CaC12 + Na2CO3

4 The set-up of apparatus below was used to determine the heat of combustion of butanol. Susunan radas di bawah telah digunakan untuk menentukan haba pembakaran butanol.

41

42

Termometer

43

Thermometer

34

35

36

37

38

39

40

Metal can / Tin logam Water / Air Lamp + Butanol Pelita + Butanol

The results are as follows: / Keputusan adalah seperti betrikut:

Initial mass of lamp + butanol / Jisim awal pelita + butanol Final mass of lamp + butanol / Jisim akhir pelita + butanol Initial temperature of water / Suhu awal air Highest temperature of water / Suhu tertinggi air Volume of water / Isi padu air [specific heat capacity of water = 4.2 J g–1 ºC–1]

= 502.28 g = 500.00 g = 29ºC = 59ºC = 500 cm3

[Muatan haba tentu air = 4.2 J g–1 °C–1]

a. Write the equation for the combustion of butanol, C4H9OH. / Tulis persamaan untuk pembakaran butanol, C4H9OH. C4H9OH + 5O2 → 4CO2 + 5H2O b. Calculate the heat energy change for the combustion of butanol in the above experiment. Hitungkan perubahan haba untuk pembakaran butanol di dalam eksperimen di atas.

n io

Sdn. B

. hd

161

m

Publicat

Heat change, H = 500 × 4.2 × 30 = 63 000 J/63 kJ

Nila


c. Calculate the number of moles of butanol that was burnt. / Hitungkan bilangan mol butanol yang telah terbakar. [Relative atomic mass: C = 12, H = 1] / [Jisim atom relatif: C = 12, H = 1]

Relative molecular mass = 4(12) + 11(1) + 16 + 1 = 74 Number of moles = 2.28 = 0.03 mol

74

d. Calculate the heat of combustion for butanol. / Hitungkan haba pembakaran butanol.

0.03 mol of butanol releases 63 kJ of heat energy 1 mol of butanol releases 2 100 kJ of heat energy ∆H = –2 100 kJ mol–1

e. Give two precautionary steps that should be taken when conducting the experiment above. / Berikan dua langkah berjaga-jaga yang harus diambil semasa menjalankan eksperimen di atas.

- Use a wind shield ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– - Make sure the flame touches the bottom of the metal can ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– - Stir the water in the metal can continuously (any 2) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. The theoretical value for the heat of combustion of butanol is –2 877 kJ. Explain why the experimental value for the heat of combustion of butanol is lower than the theoretical value. Nilai teori untuk haba pembakaran butanol ialah –2 877 kJ. Terangkan mengapa nilai dari eksperimen untuk haba pembakaran butanol adalah lebih rendah dari nilai teori.

- Heat is lost to the surrounding ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– - Incomplete combustion of butanol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– - Heat from the flame during the burning of butanol is absorbed by the tin/heats the tin ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– g. The table below shows the molecular formula and heat of combustion of three types of alcohol. Jadual di bawah menunjukkan formula molekul dan haba pembakaran untuk tiga jenis alkohol.

Alcohol / Alkohol

Molecular formula

Heat of combustion/ kJ mol–1

Methanol / Metanol

CH3OH

725

Ethanol / Etanol

Propan-1-ol / Propanol

Formula molekul

C2H5OH C3H7OH

Haba pembakaran/ kJ mol–1

1 376 2 015

h. Explain why there are differences in the value of heat of combustion of the alcohols in the table.

m

Publica

n Sdn.

162

tio

d. Bh

Nil a

Terangkan mengapa terdapat perbezaan pada nilai haba pembakaran alkohol dalam jadual di atas.

As the number of carbon and hydrogen atoms per molecule increases, the value of heat combustion increases. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– The higher the number of carbon and hydrogen atoms per molecule, the more carbon dioxide and water molecules ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– products will be formed. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– More heat is released for the formation of bonds in the formation of bonds in the products. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––



mengalami penurunan suhu?

Tindak balas antara larutan kalsium nitrat dengan larutan natrium karbonat adalah endotermik. Antara gambar rajah aras tenaga berikut, yang manakah mewakili tindak balas itu?

A

Energy / Tenaga  B

Ca2+ + CO32-

Energy / Tenaga

CaCO3

Ca2+ + CO32C

4

Solid ammonium nitrate is dissolved in water. Pepejal ammonium nitrat dilarut dalam air.

C

Zinc powder is added to copper(II) sulphate solution. Serbuk zink ditambah kepada larutan kuprum(II) sulfat.

D

A piece of potassium is added to water. Seketul kalium ditambah kepada air.

CaCO3  B

Dilute sulphuric acid is added to sodium hydroxide solution. / Asid sulfurik cair ditambah kepada larutan natrium hidroksida.

The diagram below shows the energy level diagram for the reaction between P and Q.

Rajah di bawah menunjukkan gambar rajah aras tenaga untuk tindak balas antara P dan Q.

Energy / Tenaga

P+Q→R+S Energy / Tenaga

Na+ + NO3-

200 kJ

NaNO3 D

NaNO3

What is the value of x? / Apakah nilai x? A

+270 kJ

B

+200 kJ

C

–130 kJ

 D

+130 kJ

Na + NO3 2

-

The combustion of methane in excess oxygen produces carbon dioxide and water. Bond breaking and bond formation occurs during the combustion. Which of the following occurs with absorption of energy during this combustion process?

Pembakaran metana dalam oksigen berlebihan menghasilkan karbon dioksida dan air. Pemecahan ikatan dan pembentukan ikatan berlaku semasa pembakaran. Antara berikut, yang manakah berlaku dengan penyerapan tenaga semasa pembakaran? A

Bond formation between carbon atom and oxygen atom. / Pembentukan ikatan antara atom karbon dengan atom oksigen.

B

Bond formation between hydrogen atom and oxygen atom. / Pembentukan ikatan antara atom hidrogen dengan atom oksigen.

 C

D

70 kJ R+S

P+Q

Energy / Tenaga

+

∆H = x kJ mol–1

Bond breaking in oxygen molecule to form oxygen atom. / Pemecahan ikatan dalam molekul oksigen menjadi atom oksigen. Bond breaking between methane molecules. Pemecahan ikatan dalam kovalen antara molekulmolekul metana.

5

When 1 mol of solid sodium nitrate, NaNO3 is dissolved in 1 dm3 of water, 40 kJ of heat energy is absorbed. What is the drop in temperature when 17.0 g of sodium nitrate is dissolved in 1 dm3 of water? (Relative atomic mass: N = 14, O = 16, Na = 23, specific heat capacity of water = 4 J g-1 °C-1, density of water = 1 g cm-3) Apabila 1 mol pepejal natrium nitrat, NaNO3 dilarutkan dalam 1 dm3 air, haba sebanyak 40 kJ diserap. Berapakah penurunan suhu apabila 17.0 g natrium nitrat dilarutkan dalam 1 dm3 air? (Jisim atom relatif: N = 14, O = 16, Na = 23, Muatan haba tentu air = 4 J g–1 °C-1, ketumpatan air = 1 g cm–3) A

1ºC

 B

2ºC

C

4ºC

D

8ºC

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

A

Which of the following reactions absorbs heat from the surrounding? / Antara tindak balas berikut, yang manakah

163

m

The reaction between calcium nitrate solution and sodium carbonate solution is endothermic. Which of the following energy level diagrams represents this reaction?

Nila

1


6

In an experiment to determine the heat of precipitation of calcium carbonate, 50 cm3 of 1 mol dm–3 calcium nitrate solution is added to 50 cm3 of 1 mol dm–3 sodium carbonate solution. The temperature of the mixture drops by 1.5°C. What is the heat of precipitation of calcium carbonate? (Specific heat capacity of water = 4.2 J g–1 ºC–1)

A

50 × 4.2 × 1.5 J ––––––––––––– 0.05

B

100 × 4.2 × 1.5 J

D

7

B

17ºC

C

34ºC

 D

68ºC

8

Heat of combustion of liquid paraffin is 10 600 kJ mol–1. Relative molecular mass of paraffin that is 212. What is the mass of liquid paraffin has to be burnt to increase the temperature of 1 dm3 of water from 30°C to 90°C? (Specific heat capacity of water = 4 J g–1 °C–1)

Haba pembakaran bagi suatu cecair parafin ialah 10 600 kJ mol–1. Jisim molekul relatif bagi parafin ialah 212. Berapakah jisim cecair parafin yang mesti dibakar supaya dapat menaikkan suhu 1 dm3 air daripada 30°C kepada 90°C? (Muatan haba tentu air = 4 J g–1 °C–1) A

0.48 g

B

0.96 g

 C

4.80 g

D

9.60 g

Publica

tio

n Sdn.

164

the increase in temperature of the reaction mixture kenaikan suhu campuran tindak balas

II the volume of both solutions used

isi padu kedua-dua larutan yang digunakan

muatan haba tentu larutan bagi campuran tindak balas

kepekatan kedua-dua larutan yang digunakan

III specific heat capacity of the reaction mixture IV concentration of both the solutions used

Combustion of 1.6 g of methanol will increase the temperature of 500 cm3 of water by 17°C. What will be the increase in temperature of 250 cm3 of water when 3.2 g of methanol is burnt? Pembakaran 1.6 g metanol dapat menaikkan suhu 500

8.5ºC

Satu eksperimen dilakukan untuk menentukan haba peneutralan antara asid sulfurik dengan larutan kalium hidroksida. Maklumat yang perlu diperoleh daripada eksperimen ialah

50 × 4.2 × 1.5 J

A

An experiment is conducted to determine the heat of neutralisation for the reaction between sulphuric acid and potassium hydroxide solution. The information that has to be gathered from the experiment are

I

100 × 4.2 × 1.5 J ––––––––––––– 0.05

cm3 air sebanyak 17°C. Berapakah kenaikan suhu bagi 250 cm3 air apabila 3.2 g metanol dibakar?

d. Bh

Nil a

Dalam satu eksperimen untuk menentukan haba pemendakan bagi kalsium karbonat, 50 cm3 larutan kalsium nitrat 1 mol dm–3 dicampur dengan 50 cm3 larutan natrium karbonat 1 mol dm–3. Suhu campuran menurun sebanyak 1.5 °C. Berapakah haba pemendakan kalsium karbonat? (Muatan haba tentu larutan = 4.2 J g–1 °C–1)

 C

m

9

A

I and II only

B

III and IV only

C

I,II and IV only

 D

I dan II sahaja III dan IV sahaja

I, II dan IV sahaja

I,II, III and IV

I, II, III dan IV

10 When 100 cm3 of 1 mol dm–3 sodium hydroxide solution is added to 100 cm3 of 1 mol dm–3 nitric acid, the temperature of the mixture increases by x°C. What is the increase in the temperature when 50 cm3 of 1 mol dm–3 sodium hydroxide solution is added to 50 cm3 of 1 mol dm–3 nitric acid?

Apabila 100 cm3 larutan natrium hidroksida ditambah dengan 100 cm3 asid nitrik 1 mol dm–3, suhu campuran tindak balas naik sebanyak x°C. Apakah kenaikan suhu apabila 50 cm3 larutan natrium hidroksida 1 mol dm–3 ditambah dengan 50 cm3 asid nitrik 1 mol dm–3? A

x 4 °C

B

x 2 °C

 C D

x°C 2x°C

5

CHEMICAL FOR CONSUMERS Bahan Kimia untuk Pengguna

ANALYSING SOAP AND DETERGENT / MENGANALISIS SABUN DAN DETERGEN • • • • • • • •

State what soap is

Menyatakan maksud sabun

State what detergent is

Menyatakan maksud detergen

Describe soap preparation process

Menghuraikan proses penyediaan sabun

Describe detergent preparation process

Menghuraikan proses pernyediaan detergen

Describe the cleansing action of soap

Menerangkan tindakan pembersihan sabun

Describe the cleansing action of detergent Menerangkan tindakan pembersihan detergen

Compare and contrast the effectiveness of the cleansing action of soap and detergent Membanding dan membezakan keberkesanan tindakan pembersihan sabun dengan detergen

Identify the additives in soap and detergent and their respective functions

Mengenal pasti bahan-bahan tambah dalam sabun dan detergen dan kegunaannya

 EVALUATING THE USE OF FOOD ADDITIVES

MENILAI PENGGUNAAN BAHAN TAMBAH MAKANAN • • • •

State the types of food additive and their examples Menyatakan jenis-jenis bahan tambah makanan dan contoh-contohnya

State the functions of each type of food additive Menyatakan fungsi bagi setiap jenis bahan tambah makanan

Justify the use of food additive Menjustifikasi penggunaan bahan tambah makanan

Describe the effect of food additive on health and environment Menerangkan kesan bahan tambah makanan kepada kesihatan dan alam sekitar

 UNDERSTANDING MEDICINE MEMAHAMI UBAT-UBATAN

• • • •

State examples of traditional medicine, their sources and uses Menyatakan contoh-contoh ubat tradisional, sumber dan kegunaannya

State the types of modern medicine and their examples Menyatakan jenis-jenis ubat-ubatan moden dan contohnya

Describe the possible side effects of using modern and traditional medicine Menghuraikan kesan-kesan sampingan penggunaan ubat-ubatan moden dan tradisional

Describe the correct usage of modern and traditional medicine Menghuraikan penggunaan ubat-ubatan moden dan tradisional yang betul


Soap / Sabun

salt 1 Soaps are sodium or potassium ––––––––––– of fatty acids. garam natrium atau kalium bagi asid lemak. Sabun ialah –––––––– 2 Fatty acids are organic acid with long carbon chain CnH2n + 1COOH, n > 10. Fatty acid found naturally as an ester with alcohol glycerol (alcohol with 3 OH). Ester of fatty acid with glycerol is fat or oil. / Asid lemak ialah asid organik yang mempunyai rantai karbon CnH2n + 1COOH, n > 10. Asid lemak boleh didapati secara semula jadi sebagai ester dengan alkohol gliserol. (alkohol dengan 3 OH). Ester bagi asid lemak ialah lemak atau minyak.

3 Soap preparation by saponification: / Penyediaan sabun melalui proses saponifikasi: animal vegetable oils. a. Soap can be prepared from ––––––––––– fats and ––––––––––– binatang dan minyak sayuran . Sabun boleh dihasilkan daripada lemak ––––––––– –––––––– potassium hydroxide sodium hydroxide solution, b. Soap are prepared by hydrolysing fats/oils in –––––––––––––––––––––––– or ––––––––––––––––– saponification the reaction is called ––––––––––––––––– . / Sabun boleh disediakan dengan hidrolisis lemak/minyak dalam larutan kalium hidroksida atau natrium hidroksida , tindak balas ini dipanggil saponifikasi –––––––––––––––– –––––––––––––––– –––––––––––––––– . boiling concentrated c. The saponification process involves ––––––––––– fats or oils with –––––––––––––– sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution . The products are glycerol and the salts of fatty acids which ––––––––––– ––––––––––– are soaps: saponikasi pendidihan larutan natrium hidroksida melibatkan –––––––––––––––– lemak atau minyak dengan –––––––– Proses –––––––––––––––– larutan kalium hidroksida yang pekat . Hasilnya adalah gliserol dan garam dari asid lemak iaitu sabun: atau –––––––– –––––––– Sodium hydroxide Saponification Sodium salt of fatty acid Fats/oil Glycerol (ESTER) (ALKALI) (ALCOHOL) (SOAP) Saponifikasi + Lemak/minyak + Natrium hidroksida Gliserol Garam natrium dari asid lemak (ESTER)

(ALKALI)

(ALKOHOL)

d. Complete the following: / Lengkapkan yang berikut: H H

C

O O

C

(SABUN)

H R

H

C

O OH

R

C

O

C

+ 3NaOH

R’

H

C

+

OH

R’

C H

O

C

H

R”

Fat/oil

Sodium hydroxide

Lemak/minyak

Natrium hidroksida

C

tio

n Sdn.

d. Bh

Nil a

C

O-Na+

Salt of fatty acid

Gliserol

Garam dari asid lemak

R, R’ and R” are long hydrocarbon chain (alkyl group). R, R’ and R” can be from the same or different groups.

R, R’ dan R” adalah rantai hidrokarbon panjang (kumpulan alkil). R, R’ dan R” boleh berada dalam kumpulan yang sama ataupun berbeza.

166

O-Na+

•

CH3(CH2)n

Publica

R”

OH

H Glycerol

e. Formula for soap: / Formula bagi sabun: i. Structural formula for soap: / Formula struktur sabun: O

m

C O

O H

O-Na+

O

O H

C

C

O–Na+

or / atau

CH3(CH2)n

O C

O–K+


ii. The general formula of soap: / Formula am sabun: RCOO– Na+

or

RCOO–K+,

atau

f. Complete the following: / Lengkapkan yang berikut: Fatty acid / Asid lemak

Soap / Sabun

C11H23COOH Lauric acid / Asid laurik C15H31COOH Palmitic acid / Asid

Sodium laurate

palmitik

C17H34COOH Stearic acid / Asid stearik

Natrium laurat

Sodium palmitate Natrium palmitat

Sodium stearate Natrium stearat

where R is alkyl group, CnH2n + 1, n > 10

di mana R ialah kumpulan alkil, CnH2n + 1, n > 10

Formula for soap

Oil or fat used

Formula bagi sabun

Minyak atau lemak yang digunakan

C11H23COONa

Minyak kelapa

C15H31COONa

Minyak sawit

C17H34COONa

Lemak binatang

Coconut oil Palm oil

Animal fats

Preparing a Sample of Soap in the Laboratory / Menyediakan Sabun dalam Makmal

Materials: Palm oil, sodium chloride, 5 mol dm-3 sodium hydroxide, distilled water Bahan-bahan: Minyak sawit, natrium klorida, natrium hidroksida 5 mol dm–3, air suling

Apparatus: Beaker, glass rod, wire gauze, tripod stand, Bunsen burner, filter paper, filter funnel, spatula.

Alat radas: Bikar, rod kaca, kasa dawai, tungku kaki tiga, penunu Bunsen, kertas turas, corong penuras dan spatula.

Set-up of apparatus: / Susunan alat radas:

Palm oil + concentrated sodium hydroxide Minyak sawit + natrium hidroksida pekat

Heat

Panaskan

Procedure: / Prosedur: measured and poured i. 10 cm3 of palm oil is ––––––––––– ––––––––––– into a beaker. 3 disukat dituang 10 cm minyak sawit ––––––––––– dan ––––––––––– ke dalam bikar. solution is measured and added palm oil ii. 50 cm3 of 5 mol dm-3 sodium hydroxide ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– to the –––––––––––. disukat ditambah kepada minyak sawit 50 cm3 larutan natrium hidroksida 5 mol dm-3 ––––––––––– dan ––––––––––– ––––––––––––––– .

n io

Sdn. B

. hd

167

m

Publicat

mixture is heated stirred glass rod boils iii. The ––––––––––– ––––––––––– while being constantly –––––––– with a –––––––––––––– until it –––––––– . dikacau rod kaca sehingga Campuran tersebut dipanaskan sambil ––––––––––– dengan berterusan menggunakan ––––––––––– ––––––––––– ––––––––––– mendidih . ––––––––––– Pendidihan diteruskan selama 5 minit. boiling iv. The ––––––––––– is continued for about 5 minutes. ––––––––––– 3 100 cm v. ––––––––––– distilled water and three spatulas of sodium chloride are added to the mixture. natrium klorida ditambah kepada campuran. 100 cm3 air suling dan tiga spatula ––––––––––––––– ––––––––––– boiled five stirring . vi. The mixture is ––––––––––– again for another ––––––––––– minutes with constant ––––––––––– dididihkan sekali lagi selama lima dikacau Campuran ––––––––––– minit sambil dengan sekata. ––––––––––– ––––––––––– menyejuk . cool vii. The mixture is allowed to ––––––––––– . / Campuran tersebut dibiarkan ––––––––––– cooled mixture is filtered and the residue is rinsed with distilled water. (The residue is soap .) viii. The –––––––– –––––––– ––––––– –––––– disejukkan tersebut dituras dan bakinya dibilas dengan air suling. (Baki itu ialah sabun .) Campuran yang telah ––––––––––– ––––––– ––––––– ––––––– pressed dry ix. The residue is ––––––––––– between a few pieces of filter paper to ––––––––––– the soap. ditekan mengeringkan sabun tersebut. Baki tersebut ––––––––––– di antara beberapa helai kertas turas untuk –––––––––––––– 3 x. A small amount of soap is added to 2 cm of water in a test tube. The test tube is shaken. Sedikit sabun ditambahkan kepada 2 cm3 air di dalam tabung uji. Tabung uji digoncangkan. xi. The solution formed is touched and felt by fingers. / Larutan yang terbentuk disentuh dan dirasa dengan jari.

Nila


Observation: / Pemerhatian: putih white 1 The residue is a soft ––––––––––– solid. / Baki tersebut adalah pepejal ––––––––––– yang lembut. licin slippery . / Sabun mempunyai rasa yang ––––––––––– 2 Soap feels ––––––––––– pada jari. berbuih foamy 3 Soap is ––––––––––– when it is shaken in water. / Sabun ––––––––––– apabila digoncangkan dalam air. Discussion: / Perbincangan: sodium hydroxide soap is formed. The reaction is called 1 When palm oil is boiled with –––––––––––––––––––––– solution, a –––––––– natrium hidroksida Sabun saponification ––––––––––––––– . / Apabila minyak sawit dididihkan dengan larutan –––––––––––––––– , ––––––––– terbentuk. Tindak saponifikasi . balas tersebut dipanggil ––––––––––––– 2 The chemical reaction is: / Tindak balas kimia ialah: H H

C

H

O O

C

H

C17H35

C

O OH

C17H35

C

O

C

C17H35 + 3NaOH

H

C

OH

+

C17H35

C

O

C

H

C17H35

C

OH

H

H

Glyceryl tripalmitate

Glycerol / Gliserol

Gliserol tripalmitat

C

O-Na+

O

O H

O-Na+

O

O H

C

C17H35

C

O-Na+

Sodium palmitate (soap) Natrium palmitat (sabun)

precipitated by adding sodium chloride. Sodium chloride lowers the solubility of soap in water. 3 The soap can be ––––––––––––– dimendakkan dengan menambah natrium klorida. Natrium klorida dapat mengurangkan keterlarutan sabun dalam Sabun boleh ––––––––––––– air.

Conclusion: / Kesimpulan: Saponification process of palm oil in sodium hydroxide solution produces glycerol and soap (salt of fatty acid) . ––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––– Proses saponifikasi bagi minyak sawit dalam larutan natrium hidroksida menghasilkan gliserol dan sabun (garam bagi asid lemak) . –––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––

Detergent / Detergen 1 Detergent is cleaning agent that is not soap. Detergents are sodium salts of alkylbenzene sulphonic acid or alkyl sulphonic acid. / Detergen ialah agen pembersih yang bukan sabun. Detergen adalah garam natrium dari asid alkilbenzena sulfonik atau asid alkil sulfonik.

2 Two common groups of detergents are: / Dua kumpulan detergen yang biasa adalah: Sodium alkylbenzene sulphonate / Natrium alkilbenzena sulfonat Sodium alkyl sulphate / Natrium alkil sulfat

O

R

O

S

O

O-Na+

O

R O

S

O-Na+

O

R represents a long chain hydrocarbon / R mewakil rantai hidrokarbon yang panjang

3 Detergents are made from hydrocarbon which is obtained from petroleum. / Detergen dibuat daripada hidrokarbon yang

m

Publica

n Sdn.

168

tio

d. Bh

Nil a

diperoleh daripada petroleum.


4 Preparation of detergent / Penyediaan detergen a. Preparation of sodium alkyl benzene sulphonate / Penyediaan natrium alkil benzena sulfonat i. Alkylation: The long chain alkene is reacted with benzene to form alkylbenzene. Pengalkilan: Rantai panjang alkena ditindak balaskan dengan benzena untuk membentuk alkilbenzena. CH3 CH3(CH2)nCH = CH2

O

+

CH3(CH2)n ⎯ C ⎯

O

H ii. Sulphonation of alkylbenzene: The alkylbenzene is reacted with concentrated sulphuric acid to form alkylbenzene sulphonic acid. / Pensulfonan alkilbenzena: Alkilbenzena bertindak balas dengan asid sulfurik pekat untuk membentuk asid alkilbenzena sulfonik. CH3 CH3 (CH2)n

O

C

O

+

HO

H Alkylbenzene

S

CH3 OH

CH3 (CH2)n

O Sulphuric acid

O

C

O

S

OH + H2O

H O Alkylbenzene sulphonic acid

Alkilbenzena Asid sulfurik Asid alkilbenzena sulfonik sodium hydroxide solution to produce iii. Neutralisation: The alkylbenzene sulphonic acid is then neutralised –––––––––––––––– detergent alkylbenzene sulphonate salt, which is –––––––––––––––– . / Peneutralan: asid alkilbenzena sulfonik kemudiannya natrium hidroksida menghasilkan garam alkilbenzena sulfonat, iaitu detergen dineutralkan dengan larutan –––––––––––––––– –––––––––––.

CH3 CH3 (CH2)n

C

O O

S

CH3 OH

H O Alkylbenzene sulphonic acid Asid alkilbenzena sulfonik

+ NaOH Sodium hydroxide

CH3 (CH2)n

O

C

O

S

ONa

H O Sodium alkylbenzene sulphonate Natrium alkilbenzena sulfonat

+ H2O Water

Natrium hidroksida Air b. Preparation of sodium alkyl sulphate / Penyediaan natrium alkil sulfat i. Sulphonation of alcohol: The long chain alcohol is reacted with concentrated sulphuric acid to form alkyl pekat sulphonic acid. / Pensulfonan alkohol: Alkohol rantai panjang ditindak balaskan dengan asid sulfurik ––––––––––– untuk membentuk asid alkil sulfonik.

O CH3(CH2)nCH2

O

H

+

HO

S

O OH

O Sulphuric acid Asid sulfurik

Long chain alcohol Alkohol rantai panjang

CH3(CH2)nCH2

O

S

OH

O Alkyl sulphonic acid Asid akil sulfonik

+

H2O Water Air

sodium hydroxide ii. Neutralisation: The alkyl sulphonic acid is then neutralised solution to produce detergent . / Peneutralan: Asid alkil sulfonik kemudiannya dineutralkan sodium alkyl sulphate salt, which is natrium hidroksida untuk menghasilkan garam natrium alkil sulfat, iaitu detergen dengan larutan –––––––––––––––– –––––––––––.

S

H Alkyl sulphonic acid Asid alkil sulfonik

OH

+ NaOH Sodium hydroxide Natrium hidroksida

CH3(CH2)nCH2

O

S

H Sodium alkyl sulphate Natrium alkil sulfat

ONa

+ H2O Water Air n io

Sdn. B

. hd

Publicat

O

169

m

CH3(CH2)nCH2

O

Nila

O


The Cleansing Action of Soap and Detergent / Tindakan Pembersihan Sabun dan Detergen 1 The cleansing action of soap: / Tindakan pembersihan sabun: RCOO–Na+ / RCOO–K+ a. Soap with the general formula ––––––––––––––––––––––––– ionises in water to produce sodium/potassium cation, + + – RCOO–Na+ / RCOO–K+ mengion dalam air Na (or K ) and soap anion, RCOO . / Sabun mempunyai formula am –––––––––––––––––––––––– untuk menghasilkan kation natrium/kalium, Na+ (atau K+) dan anion sabun, RCOO–. b. Soap anion is made up of two parts: / Anion sabun terdiri daripada dua bahagian: O R Alkyl

Alkil

C

O–

Carboxylate ion Ion karboksilat

i. R is a long hydrocarbon chain which are: ii. –COO– is a carboxylate ion which are: –COO– ialah ion karboksilat yang bersifat: R ialah rantai hidrokarbon panjang yang bersifat: • hydrophilic (soluble in water) • hydrophobic (repelled by water) hidrofilik (larut dalam air) hidrofobik (tak larut dalam air) • polar end (negatively charge) • non-polar end (no charge) bahagian berpolar (bercas negatif) hujung tidak berpolar (tidak bercas) • insoluble in oil or grease • soluble in oil or grease tak larut dalam minyak atau gris larut dalam minyak atau gris c. Example: / Contoh: Sodium laurate : CH3 – (CH2)14 – COONa in water ionizes to: CH3 – (CH2)14 – COO– (soap anion) and Na+.

Natrium laurat : CH3 – (CH2)14 – COONa dalam air mengion kepada: CH3 – (CH2)14 – COO– (anion sabun) dan Na+. The structural formula of soap anion: / Formula struktur anion sabun: CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C-O

–

O Hydrocarbon chain or

hydrophobic

Caboxylate ion or

hydrophilic

Rantai hidrokarbon atau

hidrofobik

Ion karboksilat atau

hidrofilik

d. Simplified representation of soap anion is: / Struktur ringkas anion sabun:

Hydrophobic / Hidrofobik

Hydrophilic / Hidrofilik

e. The hydrophobic and hydrophilic parts of soap anions work together to remove greasy stains:

Kedua-dua bahagian hidrofobik dan hidrofilik anion sabun diperlukan untuk membersihkan kotoran berminyak:

ionises i. The soap ––––––––––– in water to produce free moving soap anions and cations. mengion Sabun ––––––––––– dalam air menghasilkan anion sabun dan kation yang bebas bergerak. surface tension of water which will increase wetting ability of water. Therefore, ii. Soap anion reduces the –––––––––––––––– ketegangan permukaan wets water ––––––––––– the dirty cloth. / Anion sabun mengurangkan –––––––––––––––––––––– air lalu meningkatkan membasahi kebolehan air untuk membasah. Oleh itu, air ––––––––––– kain kotor. hydrophilic part of the soap anions hydrophobic iii. The ––––––––––– ––––––––––– remains in water while the ––––––––––– part dissolves and penetrates into the grease. hidrofilik anion hidrofobik larut dalam gris. Bahagian ––––––––– –– –––––– sabun larut di dalam air manakala bahagian ––––––––– –– Water Air

Hydrophilic part / Bahagian hidrofilik Hydrophobic part / Bahagian hidrofobik Grease / Gris

m

Publica

n Sdn.

170

tio

d. Bh

Nil a

Cloth / Kain


lifted iv. By the movement of water during scrubbing and rubbing, grease is loosened and ––––––––––– off the surface. tertanggal daripada permukaan kain. Pergerakan air semasa gosokan dan pengocakan menyebabkan gris –––––––––––

v. The hydrophobic part of soap anions surround the grease, the grease is suspended in the water. Bahagian hidrofobik anion sabun mengelilingi gris, gris terapung di dalam air. titisan kecil smaller droplets . / Gris berpecah kepada –––––––––––––––– vi. The grease is dispersed into –––––––––––––––– . repulsion vii. The small droplets do not redeposit on the surface of the cloth due to ––––––––––– between negative charges tolakan on their surface. / Titisan kecil tersebut tidak bergabung semula pada permukaan kain kerana ––––––––––– sesama cas negatif pada bahagian hidroforbik di permukaan titisan gris.

emulsion . viii. The droplets are suspended in water, forming an ––––––––––– emulsi Titisan tersebut tersebar sekata dalam air, membentuk ––––––––––– . ix. Rinsing away the dirty water removes the grease droplets and the surface of the cloth is then cleaned. Dengan membilas air kotor, titisan gris dapat ditanggalkan dan permukaan kain dapat dibersihkan. Small droplet of grease Titisan kecil gris

2 The cleansing action of detergent / Tindakan pencucian detergen anion cation a. Detergent dissolves in water to form detergent ––––––––––– and sodium ––––––––––– . For example the ionisation anion kation of sodium alkyl sulphate; / Detergen melarut dalam air untuk membentuk ––––––––––– detergen dan ––––––––––– natrium. Contohnya pengionan natrium alkil sulfat; O H 2O CH3 (CH2)n O S O-Na+

O CH3 (CH2)n

O

S

O-

+

Na+

O

O

b. The structure of a detergent anion is similar to a soap anion. The detergent anion is also made up of two parts i.e hydrophobic part and hydrophilic part. / Struktur anion detergen sama dengan anion sabun. Anion sabun juga terdiri daripada dua bahagian iaitu bahagian hidrofobik dan bahagian hidrofilik.

i. Alkyl sulphate ion: / Ion alkil sulfat:

ii. Alkylbenzene sulphonate ion: / Ion alkilbenzena sulfonat:

O CH3 (CH2)n O S O–

O CH3 (CH2)n

O Hydrocarbon chain or Sulphate ion or hydrophilic hydrophobic Rantai hidrokarbon atau hidrofobik

Ion sulfat atau hidrofilik

O

S OO

Hydrocarbon chain or Benzene sulphate ion or hydrophobic hydrophilic Rantai hidrokarbon atau hidrofobik

Ion benzena sulfat atau hidrofilik

hydrocarbon c. The cleansing action of detergent is also very similar to soap, the –––––––––––––––– chain dissolves and penetrates sulphate ion or benzene sulphate ion group remains in water. / Tindakan pembersihan detergen in grease while the ––––––––––––––––––––––––––––––––– hidrokarbon melarut dan menembusi gris manakala ion sulfat atau ion benzena sulfat juga sama dengan sabun, rantai ––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––––

n io

Sdn. B

. hd

171

m

Publicat

kekal dalam air.

Nila


The Effectiveness of the Cleansing of Soap and Detergent / Keberkesanan Pembersihan Sabun dan Detergen 1 2 3

The effectiveness of soap is reduced when used in hard water. Keberkesanan sabun berkurang apabila digunakan di dalam air liat.

Hard water contains high concentration of calcium ion (Ca2+) and magnesium ion (Mg2+). Air liat mengandungi ion kalsium (Ca2+ ) dan ion magnesium (Mg2+) dengan kepekatan yang tinggi.

react Calcium ions and magnesium ions ––––––––––– with soap anions to form insoluble scum. / Ion kalsium dan ion magnesium bertindak balas dengan anion sabun untuk membentuk kekat sabun yang tak larut. –––––––––––––––– 2C17H35COO− (aq)

Stearic anion/soap anion

+

Mg (aq) 2+

→

Anion stearik/anion sabun

2C17H35COO− (aq)

Stearic anion/soap anion

(C17H35COO)2Mg (s)↓ –––––––––––––––– Insoluble magnesium stearate (scum) Magnesium stearat tak larut (kekat)

+

Ca

2+

→

Anion stearik/anion sabun

(C17H35COO)2Ca (s)↓ –––––––––––––––– Insoluble calcium stearate (scum) Kalsium stearat tak larut (kekat)

scum 4 Formation of reduces the amount of soap available for cleaning. kekat Pembentukan –––––––––– mengurangkan jumlah sabun yang diperlukan untuk pembersihan. calcium 5 Detergent anions do not form insoluble scum with ions and magnesium ions. This means detergent can act as cleaning agent in hard water. Thus, detergent is more effective than soap in hard water. kalsium dan ion magnesium. Ini bermakna detergen boleh Anion detergen tidak membentuk kekat tak larut dengan ion –––––––––– bertindak sebagai agen pembersih dalam air liat. Maka, detergen lebih berkesan berbanding sabun dalam air liat.

6 Complete the following table: / Lengkapkan jadual berikut: Cleaning agent Agen pembersih

Sources / Sumber General formula

Formula am

The structure of polar end (Hydrophilic)

Struktur hujung berpolar (Hidrofilik)

RCOONa

R O SO3Na, ROSO3Na O

O C

O

–

C

O O

–

O

O

O –

– – O Oor S OO S or O O

S O

O

O

O S

O

–

O

Keberkesanan

Effective in soft water only

Effective in soft water and hard water

Formation of scum

Forms scum in hard water

Do not form scum in hard water

Slightly alkaline

pH value is modified to suit cleaning task

Biodegradable, do not cause pollution

Mostly non-biodegradable, cause pollution

Kesan ke atas alam sekitar

tio

n Sdn.

d. Bh

Nil a

Long chain hydrocarbon from petroleum

Effectiveness

Effect on environment

172

Animal fats or vegetable oil

Benzene sulphate ion Sulphate ion

pH

Publica

Detergent / Detergen

Carboxylate ion

Pembentukan kekat

m

Soap / Sabun


7 Detergents generally contain a wide variety of additives. Additives are added to enhance its cleaning efficiency. Complete the following table: / Secara amnya, detergen mengandungi pelbagai jenis bahan tambah. Bahan-bahan tambah dicampurkan untuk meningkatkan keberkesanan pembersihan. Lengkapkan jadual berikut:

Additive / Bahan tambah

Function / Fungsi

Biological enzyme such as lipase and peptidase Enzim biologi seperti lipase dan peptidase

Remove protein stains such as blood

Whitening agent such as sodium perborate and sodium hypochlorite / Agen pemutih seperti natrium

Convert stain to colourless substances

Fragrances / Minyak wangi

Add fragrance to fabrics and detergent

perborat dan natrium hipoklorit

8 Experiment to compare the effectiveness of soap and detergent Experimen untuk membandingkan keberkesanan sabun dan detergen Apparatus: Beaker, measuring cylinder, glass rod / Radas: Bikar, silinder penyukat, rod kaca Materials: 1 mol dm–3 magnesium sulphate solution, detergent powder, soap powder and cloths with oily stain.

Bahan-bahan: 1 mol dm–3 larutan magnesium sulfat, serbuk detergen, serbuk sabun dan kain dengan kotoran berminyak.

Soap + hard water

Detergent + hard water

Sabun + air liat

Detergen + air liat

Cloth with oily stains

Cloth with oily stains

Kain dengan kotoran berminyak

Kain dengan kotoran berminyak

Procedure: / Prosedur: a. Two beakers are filled with 1 mol dm–3 magnesium sulphate solution until half full. Dua bikar diisi dengan 1 mol dm–3 magnesium sulfat sehingga separuh penuh. b. ½ spatula of soap is added to one beaker and ½ spatula detergent is added to another beaker. ½ spatula serbuk sabun ditambahkan kepada satu bikar dan ½ spatula serbuk detergen ditambahkan kepada bikar yang lain. c. The mixtures are stirred with a glass rod. / Campuran tersebut dikacau dengan rod kaca. d. The dirty clothes are dipped into each of the beaker. / Kain yang kotor direndam di dalam setiap bikar. e. The dirty clothes in each beaker are washed by scrubbing. / Kain kotor dalam setiap bikar dibasuh dengan gosokan. f. The cleansing actions of soap and detergent on the dirty clothes are observed and recorded. Tindakan pembersihan sabun dan detergen ke atas kain-kain kotor tersebut diperhatikan dan direkodkan. Observation: / Pemerhatian: Cleaning agent / Agen pembersih Effectiveness Keberkesanan

Formation of scum Pembentukan kekat

Cloth is cleaned easily

Kain dibersihkan dengan senang

No formation of scum

Tiada pembentukan kekat

Soap / Sabun Cloth still dirty

Kain masih lagi kotor

Scum forms

Kekat terbentuk

Conclusion: / Kesimpulan: Detergent cleans stains more effective compared to soap in hard water. Detergent is more effective than soap in hard water. / Detergen membersihkan kotoran dengan lebih berkesan berbanding sabun dalam air liat. Detergen lebih berkesan

n io

Sdn. B

. hd

173

m

Publicat

berbanding sabun dalam air liat.

Nila

Detergent / Detergen


EXERCISE / LATIHAN

1 The diagrams below show the apparatus set-up for preparing soap. Rajah di bawah menunjukkan susunan alat radas untuk penyediaan sabun. Substance X Bahan X

Palm oil + concentrated sodium hydroxide

Soap

Sabun

Minyak sawit + natrium hidroksida pekat

Heat

Heat

Panaskan

Panaskan

a. i. What is meant by soap? / Apakah yang dimaksudkan dengan sabun? Soaps are sodium or potassium salt of long chain fatty acid. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. State the name of the process to prepare soap. / Nyatakan nama proses penyediaan sabun. Saponification –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. Substance X is added to the soap mixture to complete the process. Bahan X ditambahkan kepada campuran sabun untuk melengkapkan proses tersebut. i. State the name of substance X. / Nyatakan nama bahan X. chloride Sodium –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Why is substance X added to the mixture? / Mengapakah bahan X ditambahkan kepada campuran? reduce the solubility of soap /to precipitate the soap To –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. The following equation shows the reaction that takes place in the preparation of soap.

Persamaan berikut menunjukkan tindak balas yang berlaku dalam penyediaan sabun.

Palm oil + Concentrated sodium hydroxide Minyak sawit + Natrium hidroksida pekat

Boil

Pendidihan

Sodium palmitate (soap) + Substance Y Natrium palmitat (sabun) + Bahan Y

i. What is the homologous series of palm oil? / Apakah siri homolog bagi minyak sawit? Ester –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Substance Y is another product in the reaction. State the name of substance Y.

Bahan Y ialah hasil lain dalam tindak balas ini. Nyatakan nama bagi bahan Y.

Glycerol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. A student wants to prepare a potassium palmitate soap. What alkali should be used?

Seorang pelajar mahu membuat sabun kalium palmitat. Apakah alkali yang patut digunakan?

hydroxide Potassium –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. The diagram below shows the structural formula of a soap anion.

Rajah di bawah menunjukkan struktur formula bagi suatu anion sabun.

CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C– O

_

O

Hydrophobic Hidrofobik

Hydrophilic Hidrofilik

m

Publica

n Sdn.

174

tio

d. Bh

Nil a

i. State the property of hydrophobic and hydrophilic parts of soap anion. Nyatakan sifat bagi bahagian hidrofobik dan hidrofilik dalam molekul sabun. Hydrophobic dissolves in organic solvent. Hydrophilic dissolves in water. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––


ii. Soap is used to wash oily stains on cloth. Explain the cleansing action of soap on the oily stain. / Sabun digunakan untuk membasuh kotoran berminyak pada kain. Terangkan tindakan pembersihan sabun ke atas kotoran berminyak.

Soap reduces the surface tension of water and increases the wetting ability of water on the surface of the oily –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– cloth. The hydrophobic part of the soap anion dissolves in the oily stains. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– The hydrophilic part of the soap anion remains in the water. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Scrubbing helps to lift the oily stains from the cloth and break the oily stains into small droplets. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– The droplets do not redeposit on the surface of the cloth due to repulsion between the negative charges on –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– their surface. The droplets are suspended in water forming an emulsion. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Rinsing washes away these droplets and leaves the surface clean. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2 The diagrams below show the structural formula for the anion part of cleansing agent X and cleansing agent Y particles.

Rajah di bawah menunjukkan formula struktur bahagian anion agen pembersih X dan zarah-zarah agen pembersih Y.

O R

O O-Na+

C

O

R

S

O-Na+

O Cleansing agent X / Agen pembersih X

Cleansing agent Y / Agen pembersih Y

a. Identify cleansing agent X and Y as soap and detergent. Kenal pasti agen pembersih X dan Y sebagai sabun dan detergen. agent X agent Y Soap / Sabun: Cleansing Detergent / Detergen : Cleansing ––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––– b. Draw the hydrophilic part of cleaning agent is X and Y. / Lukiskan bahagian hidrofilik agen pembersih X dan Y.

O

O C

O

O

-

Cleansing agent X Agen pembersih X

S

O-

O Cleansing agent Y Agen pembersih Y

c. State the name of part of the cleansing agent X and Y that is soluble in grease.

Nyatakan nama bahagian bagi agen pembersih X dan Y yang larut dalam gris.

Hydrophobic ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. Soap is ineffective as a cleansing agent in hard water. Explain. Sabun tidak berkesan sebagai agen pembersih dalam air liat. Terangkan. The soap anions react with the magnesium ions and calcium ions in hard water to form white precipitate of ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– and calcium salt/ scum. Formation of scum reduces the amount of soap for cleaning. magnesium ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. State one advantage of detergent over soap. / Nyatakan satu kelebihan detergen berbanding sabun. Detergent anion react with the magnesium ions and calcium ions in hard water to form soluble salt/no scum. The ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– action of detergent is more effective than soap in hard water. cleansing ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– f. One of the properties of soap and detergent is that they can form lather with water. What is the function of lather? Salah satu sifat sabun dan detergen ialah ia membentuk buih dengan air. Apakah fungsi buih?

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

It helps to suspend the grease particles. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

175

m

Nila


3 A student carried out two experiments to investigate the cleansing effect of soap and detergent on oily stained cloth in hard water. / Seorang pelajar menjalankan dua eksperimen untuk mengkaji kesan pembersihan sabun dan detergen ke atas kain kotor yang berminyak di dalam air liat.

Experiment / Eksperimen

Experiment I / Eksperimen I Soap + hard water Soap + hard water Sabun + airSabun liat + air liat

Experiment II / Eksperimen II + hard water DetergentDetergent + hard water Detergen +Detergen air liat + air liat

Set up of apparatus Susunan alat radas

Cloth Cloth with oily with stainsoily stains

Kain dengan kotoran berminyak Kain dengan kotoran berminyak


Cloth Cloth with oily with stainsoily stains

Kain dengan kotoran berminyak Kain dengan kotoran berminyak

Oily stain remained

Kotoran berminyak kekal

Oily stain disappeared

Kotoran berminyak hilang

a. Compare the cleansing effect between experiment I and experiment II.

Bandingkan kesan pembersihan antara eksperimen I dengan eksperimen II.

in experiment I is not effective as cleansing agent in hard water whereas detergent in experiment II is Soap ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– as cleansing agent in hard water. effective ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. Explain why there are differences in the observations. / Terangkan mengapa terdapat perbezaan dalam pemerhatian. Hard water contains calcium ions/Ca2+ and magnesium ions/Mg2+. Soap anions in hard water react with ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ions or calcium ions to form scum/insoluble precipitate, no foam is formed. Detergent anions react magnesium ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2+ Ca ions and Mg2+ ions to form soluble salt/ no precipitate/no scum, foam is formed. with ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. State the substance which is more suitable as a cleansing agent to remove stains in hard water.

Nyatakan bahan yang lebih sesuai sebagai agen pembersih untuk membuang kotoran dalam air liat.

Detergent is more effective than soap as a cleansing agent in hard water. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Food Additives / Bahan Tambah Makanan 1 Food additives are added to food to: / Bahan tambah makanan ditambah ke dalam makanan untuk: a. Improve its appearance, taste or texture / Memperbaiki rupa, rasa dan teksturnya b. Preserve the food / Mengawet makanan 2 Food additive can be natural or synthetic compounds. Bahan tambah makanan boleh didapati dalam bentuk semula jadi ataupun sebatian sintetik. 3 Food additives are classified according to their function. / Bahan tambah makanan boleh dikelaskan mengikut fungsinya. Type of food additive Jenis bahan tambah makanan

Function / how it works

Fungsi/ bagaimana ia berfungsi − Enhance the natural flavour of the food / Meningkatkan rasa asli makanan

Flavouring agent − Produce artificial flavour Agen perasa Menghasilkan rasa buatan

Example of food additive

Contoh bahan tambah makanan − Monosodium glutamate (MSG) Mononatrium glutamat (MSG) − Ester such as octyl ethanoate (orange flavour) and ethyl butanoate (pineapple flavour) Ester seperti oktil etanoat (perasa

Example of food Contoh makanan

Soup, frozen food, meat and fish based product Sup, makanan beku, makanan yang diperbuat daripada daging dan ikan

Cake, jam, ice cream and drinks Kek, jem, aiskrim dan minuman

oren) dan etil butanoat (perasa nanas)

− Sweeten the food, it has less calories than sugar / Memaniskan

m

Publica

n Sdn.

176

tio

d. Bh

Nil a

makanan, mempunyai kandungan kalori − Aspartame / Aspartam yang lebih rendah berbanding gula

Drink and juice, frozen dessert

Minuman dan jus, pencuci mulut beku


Type of food additive Jenis bahan tambah makanan

Preservatives

Pengawet

Function / how it works

Fungsi/ bagaimana ia berfungsi

Example of food additive

Example of food

Contoh bahan tambah makanan

Contoh makanan

− Sodium nitrate − Prevent food from being spoilt Natrium nitrat Mengelakkan makanan daripada rosak − Sulphur dioxide − Prevent or slow down the growth Sulfur dioksida of microorganisms / Menghalang atau mempertahankan pertumbuhan − Sodium benzoate mikroorganisma Natrium benzoat

Sausage, burger, luncheon meat

− Salt Garam − Prevent food from being spoilt Mengelakkan makanan daripada rosak − Remove water from the cell of microorganism and retard the growth of microorganism − Sugar Mengeluarkan air daripada sel Gula

Salted fish

mikroorganisma dan membantutkan pertumbuhan mikroorganisma

− Prevent food from being spoilt Menghalang makanan daripada rosak − Provide acidic condition that inhibits the growth of microorganism Menyediakan keadaan berasid

Sosej, burger, daging yang diproses

Fruit juice, jam, soft drink

Jus buah, jem, minuman bergas

Chilli and tomato sauce, oyster sauce, fruit juice

Sos cili dan tomato, sos tiram, jus buah Ikan masin

Jam Jem

− Vinegar Cuka

Pickled

− Ascorbic acid (vitamin C) Asid askorbik (vitamin C) − Citric acid / Asid sitrik

Cake, biscuit, margarine, fruit juice

− Acacia gum

Chewing gum

Jeruk

untuk menghalang pertumbuhan mikroorganisma

dengan menjadikan teksturnya lebih sekata, halus dan licin

Colouring Pewarna

Gam Acacia

− Pectin Pektin − Gelatin Gelatin

− Azo compound such as tartrazine − Add or restore the colour in a food and sunset yellow to make the food appearance look Sebatian azo seperti tartrazine dan more attractive. warna kuning Menambah atau mengekalkan warna − Triphenyl compounds such as dalam makanan untuk menjadikannya brilliant blue lebih menarik. Sebatian trifenil seperti warna biru

Gula-gula getah

Jam, jelly, cream cheese and low fat yogurt. / Jem, jeli, krim keju dan dadih rendah lemak.

Orange juice, jam Jus oren, jem

n io

Sdn. B

. hd

Publicat

− Thicken the food Memekatkan makanan − Improve the consistency of food by giving a firmer, more uniform and smoother texture Memperbaiki struktur asal makanan

Kek, biskut, marjerin, jus buah

177

m

Thickening agent Agen pemekat

menyebabkan lemak tengik dan buah menjadi perang

Nila

Antioxidants Antioksidan

− Prevent oxidation that causes rancid fats and brown fruits Menghalang pengoksidaan yang


Stabilisers Penstabil

− Improve the texture of food by preventing an emulsion* from separating out into a layer of water and oil. Memperbaikkan tekstur makanan

dengan menghalang emulsi* daripada terpisah kepada lapisan air dan minyak. * emulsions are either oil droplets suspended in water or water droplets suspended in oil. *emulsi adalah titisan minyak yang

− Lecithin Lesitin − Gelatin Gelatin

Chocolate, ice cream, butter and salad dressing

Coklat, aiskrim, mentega dan sos salad

tersebar sekata dalam air atau titisan air yang tersebar sekata dalam minyak.

EXERCISE / LATIHAN

1 The table below shows the types and examples of food additives.

Jadual di bawah menunjukkan jenis-jenis dan contoh-contoh bahan tambah makanan.

Types of food additives Jenis bahan tambah

V Antioxidants / Antioksidan Flavouring agents Agen perasa

W Food colouring / Pewarna makanan

a. What is V, W, X, Y and Z? / Apakah V, W, X, Y dan Z?

Examples / Contoh Sodium nitrate / Natrium nitrat Sodium chloride / Natrium klorida X Y MSG Octyl ethanoate / Oktil etanoat Acacia gum / Gam Acacia Z

V : Preservatives ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– and thickening agent W : Stablizers ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– acid X : Ascorbic ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Y : Saccharin/aspartame –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

compound/triphenyl compound Z : Azo ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. i. Give an example of food that uses sodium nitrate as food additive. Berikan satu contoh makanan yang menggunakan natrium nitrat sebagai bahan tambah makanan. burger/meat Sausage/ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Explain how sodium nitrate works as food additive. Huraikan bagaimana natrium nitrat bertindak sebagai bahan tambah makanan. nitrate prevents sausage/ burger/ meat from being spoilt by slowing down the growth of Sodium –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– microorganism –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. Suggest another example of the same type of food additive as sodium nitrate that is used in chilli and tomato sauce. / Cadangkan contoh lain bahan tambah makanan dari jenis yang sama seperti natrium nitrat yang digunakan

m

Publica

n Sdn.

178

tio

d. Bh

Nil a

c. i.

dalam sos cili dan sos tomato.

Sodium benzoate –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Give an example of food that uses sodium chloride as food additive. Berikan satu contoh makanan yang menggunakan natrium klorida sebagai bahan tambah makanan.

Salted fish ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––


ii. Explain how sodium chloride works as food additive. Terangkan bagaimana natrium klorida bertindak sebagai bahan tambah makanan. chloride prevents fish from being spoilt by removing water from the cell of microorganism and Sodium –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– its growth. retards –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. i. What is the function of Y as a flavouring agent? / Apakah fungsi Y sebagai perasa? the food with less calories. Sweeten –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. What is the side effect of MSG on our health? / Apakah kesan sampingan MSG ke atas kesihatan kita? headache/falling hair. Cause –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. What is the function of octyl ethanoate as a flavouring agent? / Apakah fungsi oktil etanoat sebagai agen perasa? artificial orange flavour. Produce –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– e. Name the example of food additives that cause the children to become hyperactive. Namakan contoh bahan tambah makanan yang menyebabkan kanak-kanak menjadi hiperaktif. compound/ triphenyl compound. Azo –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Medicine / Ubat

disease pain 1 A medicine is used to prevent or cure ––––––––––– or to relieve ––––––––––– . penyakit kesakitan . atau mengurangkan ––––––––––– Ubat digunakan untuk menghalang atau menyembuhkan –––––––––––

2 Medicines can be classified to: / Ubat boleh dikelaskan kepada: a. Traditional medicine / Ubat tradisional i. Obtained from natural sources (plants or animals), without chemical reactions Diperoleh daripada sumber semula jadi (tumbuhan atau binatang), tanpa tindak balas kimia ii. Prepared by boiling parts of the plants or crushed to make a paste / Disediakan dengan mendidihkan atau menghancurkan bahagian tumbuhan untuk dijadikan adunan iii. Usually not processed / Biasanya tidak diproses b. Modern medicine / Ubat moden

i. Chemicals that are extracted from plants and animals or synthetic chemicals Bahan kimia yang diekstrak daripada tumbuhan dan binatang atau bahan kimia buatan ii. It is manufactured in the form of liquid, capsules, powders and tablet Dihasilkan dalam bentuk cecair, kapsul, serbuk atau pil iii. Usually processed in the laboratory / Biasanya diproses dalam makmal

3 Traditional medicine / Ubat tradisional Complete the following table for some common traditional medicines and their functions: Lengkapkan jadual berikut untuk beberapa ubat-ubat tradisinal dan kegunaannya: Traditional medicine

Function Its juice is used to treat skin wounds and burns

Bitter gourd / Peria

Fruits are used to treat diabetes

Ginger / Halia

Rhizomes are used to treat stomach wind, improves blood circulation and digestion

Garlic / Bawang putih

Used to lower blood pressure and also has antibiotic properties

Hibiscus / Bunga raya

Leaves relieve headaches and hair loss

Turmeric / Kunyit

Treats pimples

Tamarind / Asam jawa

Juice reduces coughing

Centella asiatica / Pegaga

Its leaves are used as herbal tea to treat depression and for longerity

Sdn. B

. hd

n io

179

m

Aloe vera / lidah buaya

Publicat

Fungsi

Nila

Ubat tradisional


4 Modern medicine / Ubat moden The following table shows the classification of modern medicines according to their effects on the body. Jadual berikut menunjukkan pengelasan ubat moden mengikut kesannya ke atas badan. Type of modern medicine

Jenis ubat moden

Function Fungsi

Example

Note

Contoh

Nota

• Relieves pain caused by headache, toothache and arthritis.

Meredakan sakit yang disebabkan sakit kepala, Aspirin sakit gigi dan artritis. (acetylsalicylic acid) • Reduces fever and inflammation caused by infection. # acidic Aspirin (asid asetilsalisilik) # berasid

Analgesic Analgesik

To relieve pain without causing unconsciousness

Untuk melegakan kesakitan tanpa menyebabkan pesakit pengsan

Mengurangkan demam dan keradangan yang disebabkan jangkitan.

• Causes internal bleeding ulceration (not suitable for gastric patients)

Menyebabkan pendarahan dalaman (tidak sesuai untuk pesakit gastrik)

Paracetamol #Neutral Parasetamol #Neutral

• Relieves pain and reduces fever

Meredakan sakit dan mengurangkan demam

• Does not reduce inflammation Tidak mengurangkan keradangan

• Does not irritate the stomach Tidak menyakitkan perut

• Cough medicine

Codeine / Kodeina C18H21NO3H2O - Used to treat infections caused by bacteria or fungi Digunakan untuk merawat Antibiotic Antibiotik

Psikoteraputik

Penisilin

jangkitan yang disebabkan bakteria dan kulat

- Antibiotics kill or slow down the growth of bacteria or fungi

Antibiotik membunuh atau memperlahankan pertumbuhan bakteria atau kulat

Psychotherapeutic

Penicilline

Used to treat mental illness

Digunakan untuk merawat sakit mental

Streptomycin Streptomisin

n Sdn.

d. Bh

Nil a

tio

180

Menyebabkan mengantuk

• Misuse of codeine causes addiction Salah guna kodeina boleh menyebabkan ketagihan • Patient must take full course of the antibiotic prescribed by the doctor to make sure all the bacteria are killed, otherwise they may become resistant to the antibiotic. Pesakit mesti mengambil semua antibiotik yang dipreskripsi oleh doktor supaya semua bakteria dibunuh, jika tidak, bakteria akan menjadi imun terhadap antibiotik.

• Side effects of antibiotics are headache, allergic reaction and dizziness. Kesan sampingan antibiotik adalah sakit kepala,

Stimulants e.g. amphetamine Stimulan seperti amfetamin

• To reduce fatigue and elevate mood Mengurangkan keletihan dan merangsang perasaan • Can cause addiction

Antidepressant: Barbiturates and tranquilizer

• To reduce tension and anxiety

Antidepresen: Barbiturat dan trankuilizer

Antipsikotik seperti kloropromazine

Publica

• Causes sleepiness

alergi dan pening.

Antipsychotics e.g. chloropromazine

m

Ubat batuk

Boleh menyebabkan ketagihan

Mengurangkan tekanan dan kegelisahan

• Can cause addiction

Boleh menyebabkan ketagihan

• To treat psychiatric illness with severe mental disorder Merawat sakit jiwa dan sakit mental yang teruk


EXERCISE / LATIHAN 1 The diagram below shows the molecular structure of aspirin. Rajah di bawah menunjukkan struktur molekul bagi aspirin.

H H

H

C C

C

C

C C H

O

O

H

C

C

H

H O

C O

H

a. i. What is the molecular formula for aspirin? / Apakah formula molekul bagi aspirin? C9H8O4 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. What is the scientific name for aspirin? / Apakah nama saintifik bagi aspirin? acid Acetylsalicylic –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iii. State which type of medicine does aspirin belong to. / Nyatakan jenis ubat bagi aspirin. Analgesic –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– iv. What is the side effect of aspirin on children below 12 years old? Apakah kesan sampingan aspirin kepada kanak-kanak di bawah 12 tahun? lining of the stomach and cause bleeding Irritates –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– v. Suggest another example of medicine that can be used in replacing aspirin to reduce fever. Cadangkan satu contoh ubat lain yang boleh digunakan untuk menggantikan aspirin bagi meredakan demam. Paracetamol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– b. i. Antibiotic is one of the medicines that is always given by a doctor to a patient. What is the function of antibiotic? / Antibiotik adalah salah satu ubat yang selalu diberi oleh doktor kepada pesakit. Apakah fungsi antibiotik? kill or inhibit growth of infectious bacteria To –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. Explain why the patient must take full course of the antibiotic prescribed by the doctor. Huraikan mengapa pesakit mesti menghabiskan semua antibiotik yang telah dipreskripsi oleh doktor. make sure that all the bacteria are killed. If not, the bacteria will become immune to the medicine or it To –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– cause super infection will –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– c. i. State the name of one type of medicine that changes the emotions and behaviour of the patient. Namakan satu jenis ubat lain yang mengubah emosi dan kelakuan pesakit. Psychotherapeutic –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ii. A patient is suffering from hallucination, delusion or other symptoms of mental illness. Suggest the example medicine that is suitable to treat the patient. Seorang pesakit mengalami masalah halusinasi, khayalan dan gejala-gejala lain sakit mental. Cadangkan contoh ubat lain

yang sesuai untuk merawat pesakit.

n io

Sdn. B

. hd

181

m

Publicat

Antipsychotic. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– d. Medicines that are obtained from plants and animals are known as traditional medicines. State the name the traditional medicine that can be used to cure diabetes. Bitter gourd

Nila



Which of the following molecules is soap?

Antara molekul berikut, yang manakah merupakan sabun? A

CH3(CH2)14COOH

B

CH3(CH2)2COONa

 C

CH3(CH2)14COONa

D 2

6

CH3(CH2)14COOCH3

Antara berikut, yang manakah merupakan detergen?

I

7

CH3(CH2)11OCOONa

IV CH3(CH2)11SO3K

3

I and II only

B

I and IV only

I dan II sahaja I dan IV sahaja

C  D



Rajah di bawah menunjukkan formula struktur bagi anion sabun.

CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C– O

C

D

4

 B

5

It is hydrophilic end / Merupakan bahagian hydrofilik It reacts with calcium ion to form scum Ia bertindak dengan ion kalsium untuk membentuk kekat

To soften the water / Untuk melembutkan air To decrease the solubility of soap Untuk mengurangkan keterlarutan air

C

To prevent the formation of scum Untuk mengelakkan pembentukan kekat

D

To reduce the surface tension of water Mengurangkan tekanan pada permukaan air

Which of the following food additives slows down the activity of microorganism? / Antara bahan tambah makanan berikut, yang

manakah dapat melambatkan aktiviti mikroorganisma?  A

Publica

n Sdn.

182

tio

d. Bh

Nil a

B

Sodium nitrate / Natrium nitrat

What is the purpose of adding azo and triphenyl compounds in food? / Apakah tujuan menambah sebatian azo dan trifenil di A

To stabilise the oil in water Menstabilkan minyak dalam air

B

To enhance the taste and flavour of food Menambah rasa makanan

C

To prevent the food from being oxidised Mengelakkan makanan daripada teroksida

Benzoic acid Asid benzoik

C

Ascorbic acid Asid askorbik

Sodium chloride Natrium klorida

D

Pectin Pektin

To improve the appearance of food by restoring their colours / Supaya makanan kelihatan lebih menarik

Ascorbic acid is added to fruit juice. Which of the following is the function of ascorbic acid? / Asid askorbik ditambah ke

A

As a flavouring / Sebagai perisa makanan

B

To increase the calories / Untuk menambah kalori

D

It is ionic / Ia adalah ion

Mengapakah sodium klorida ditambah dalam penyediaan sabun? A

Sodium hydroxide / Natrium hidroksida

It is soluble in grease / Ia larut dalam gris

Why is sodium chloride added during the preparation of soap?

C

 C

Antara berikut, yang manakah benar tentang bahagian A bagi anion sabun? A

Sodium chloride / Natrium klorida

dalam jus buah-buahan. Antara berikut, yang manakah fungsi asid askorbik?

_

Which of the following is true about part A of soap anion?

 B

m

8

O

Part A / Bahagian A

B

 D

The diagram below shows the structural formula for a soap anoin.

Fats or oil / Lemak atau minyak

dalam makanan?

II CH3(CH2)16COOK III CH3(CH2)11OSO3Na A

A

 D

Which of the following are detergent?

Which of the following is not used to prepare soap?

Antara berikut, yang manakah tidak digunakan dalam penyediaan sabun?

9

To decrease the action of oxygen Mengurangkan tindak balas oksigen Prevent the growth of microorganism Menghalang pertumbuhan mikroorganisma

Which of the following can be treated with streptomycin? Antara berikut, yang manakah boleh dirawat dengan streptomisin? A

Cough / Batuk

B

Anxiety / Perasaan kebimbangan

C

Mental diorders / Gangguan mental

 D

Bacterial infected diseases / Jangkitan bakteria

10 Which of the following is used to cure headaches? Antara berikut, yang manakah digunakan untuk menyembuhkan sakit kepala? A

Cortisone / Kortison

B

Barbiturates / Barbiturat

C

Amphetamine/ Amfetamin

 D

Paracetemol / Parasetamol

Nilam Chemistry Form 5

Recommend Documents